Collisions de gouttes asymétriques

Collisions of asymetric droplets

• Auteur / Autrice : Carole Planchette
• Direction : Michèle Adler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur
• Date : Soutenance le 31/03/2011
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique des Matériaux Divisés et des Interfaces
• Jury : Président / Présidente : Gérard Lavergne
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michèle Adler, Elise Lorenceau, Günter Brenn, Christophe Ybert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Quéré, Christophe Josserand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Granulométrie

Collisions (physique)

Surfaces hydrophobes

Ondes de surface

Gouttes

Mots clés libres

Gouttes

Coalescence

Collision

Impact

Particules

Encapsulation

Droplets

Coalescence

Collision

Impact

Particles

Encapsulation

Résumé

Dans cette thèse expérimentale, on s'intéresse aux collisions de gouttes mettant en jeu des interfaces asymétriques, soit deux gouttes constituées de liquide différent ou des gouttes de taille différente et recouvertes (ou non) d'une couche de particules hydrophobes. Dans une première partie, on étudie les collisions de gouttes de liquide immiscible. L´asymétrie de tels systèmes repose alors sur le contraste des propriétés des deux liquides : la tension de surface, la viscosité et la densité. Le résultat de ces collisions est une encapsulation totale d'un liquide par un autre ou une encapsulation suivie d'une fragmentation. On s´attache à décrire les régimes observés et à établir des lois permettant de prédire les limites de fragmentation de l'objet obtenu. La seconde partie est consacrée aux interfaces couvertes de particules hydrophobes. Pour ces systèmes, l'asymétrie réside à la fois dans la présence des particules sur une interface et pas sur l'autre et dans le contraste de taille entre les objets étudiés. Ainsi, on considère l'impact entre une petite goutte (recouverte ou non de particules) et une très grosse goutte (recouverte ou non de particules). On caractérise tout d'abord les propriétés mécaniques de ces interfaces via la propagation d'ondes de surface, notamment en terme de tension de surface effective et de module de courbure. Puis, on sonde, dans différentes situations d´impact, la robustesse de ces objets afin d'évaluer la capacité de ces couches particulaires à prévenir la coalescence

In this experimental thesis, we are interested in droplets collisions involving asymmetric interfaces. We consider either two droplets made of different liquids or droplets of different sizes, coated (or not) by a monolayer of hydrophobic particles.In a first part, collisions of droplets made of immiscible liquids are studied. The asymmetry of such systems relies on the contrast of the two liquids properties : surface tension, viscosity and density. The outcome of those collisions is a full encapsulation of one liquid by the other one which can be followed by a fragmentation. We pay attention to describe the observed regimes and to establish a scaling law to predict the fragmentation limits of the resulting object. The second part is dedicated to interfaces covered by hydrophobic particles. For those systems, the asymmetry is due to both the interaction of a covered interface with a non covered one and to the size contrast between the objects studied. Studying the propagation of capillary waves, we first characterize the mechanical properties of such interfaces : effective surface tension and modulus of curvature. Further on, we probe, using different impacts configurations, the robustness of those covered objects with the aim of estimating the ability of the particles monolayer to prevent coalescence