Etude par simulations numériques de l'influence de la transition vitreuse sur la séparation de phase liquide-gaz.

Influence of glass transition on liquid-gas phase separation : a numerical study.

• Auteur / Autrice : Vincent Testard
• Direction : Walter Kob, Ludovic Berthier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Milieux denses et matériaux
• Date : Soutenance le 14/01/2011
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Colloïdes, Verres et Nanomatériaux (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Christian Ligoure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Walter Kob, Ludovic Berthier, Emanuela Del Gado, Gilles Tarjus
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Affouard, Jean-Christophe Gimel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Transition vitreuse

Gel de silice

Interfaces gaz-liquide

Mots clés libres

Simulation

Décomposition spinodale

Système bicontinu

Transition vitreuse

Gel colloidal

Simulation

Spinodal decomposition

Bicontinuous system

Glass transition

Colloidal gel

Résumé

Nous réalisons des simulations numériques de décompositions spinodales en dessous de la température de transition vitreuse. Nous étudions l'influence de cette transition sur la séparation de phase liquide-gaz. Ces études ont été motivées pour expliquer un mécanisme de formation de gels à partir de systèmes colloïdaux ayant un potentiel d'attraction à courte portée (systèmes colloïdes/polymères non-adsorbant) mis en évidence lors de récentes expériences mais dont les raisons étaient floues. Nos résultats confirment que la structure des gels est induite par la décomposition spinodale, tandis que l'arrêt de la dynamique due à la transition vitreuse fige le système en une structure bicontinue et empêche la séparation de phase d'arriver à terme. Une étude complète (diagramme des phases, structure, distribution des longueurs, distribution des densités, longueurs caractéristiques, taille des clusters, mécanisme d'évolution) de ces systèmes en fonction du temps, de la température et de la densité est réalisée.

We realize a numerical study of spinodal decomposition under glass transition. We study the influence of glass transition on liquid-gaz phase separation. Our motivation was to explain a gel formation mecanisim of colloidal systems with short range interaction (colloid/non-adsorbing polymer system) shown in recent experiments. Their authors suggested a mecanisim taht we corroborate in this thesis. Our results confirm that gel structure is shaped by spinodal decomposition, and then glass transition slow dynamics until system get pinned in a bicontinuous structure in one hand, and avoid complete liquid-gas separation in other hand. A complete study (phase diagram, structure, length distributions, density distributions, typical lengths, cluster size, evolution mecanisim) of those systems is done in function of time, temperature and density.