Rhéologie d'interface liquide/air chargées de grains : vers la consolidation d'un milieu aéré
Auteur / Autrice : | Yousra Timounay |
Direction : | Florence Rouyer |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences des Matériaux |
Date : | Soutenance le 11/10/2016 |
Etablissement(s) : | Paris Est |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Navier (Paris-Est) - Laboratoire Navier / NAVIER UMR 8205 |
Jury : | Président / Présidente : Pierre-Yves Lagrée |
Examinateurs / Examinatrices : Florence Rouyer, Élise Lorenceau, Hamid Kellay | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Manouk Abkarian, Cécile Monteux |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les mousses liquides sont dans un état métastable. Un moyen de les stabiliser est d’y incorporer des particules solides. Lorsqu’elles sont hydrophobes, ces particules s’attachent aux interfaces liquide-air de la mousse et changent radicalement la rhéologie des films séparant les bulles. L’objectif de cette thèse est d’étudier expérimentalement deux composants élémentaires des mousses chargées en particules, à savoir les films et les bulles. La rhéologie des films particulaires est sondée grâce à des expériences d’éclatement et de compression alors que la résistance des bulles armurées est étudiée en faisant varier leur pression interne. En utilisant l’imagerie rapide, nous montrons d’abord que les particules qui pontent les deux interfaces du film peuvent inhiber l’ouverture d’un trou et que pour les autres configurations, la dynamique de rétraction peut être décrite par un équilibre inertio-capillaire pour des fractions surfaciques en particules <0.6 environ. L’étude de la dynamique de rétraction des films particulaires par Particle Image Velocimetry a permis de les caractériser par une viscosité effective qui diverge à la transition de jamming. De plus, les films particulaires flambent à fraction surfacique en particules élevée indiquant une transition d’un comportement liquide vers un comportement solide. En ce qui concerne les bulles particulaires, nous avons montré l’existence de pressions critiques 10 fois plus grandes que la pression de Laplace avant que les bulles ne se déforment aussi bien en dépression qu’en surpression ; la tension effective dans le plan de la coque granulaire est donc 10 fois plus importante que la tension dans un film liquide. Une fracture, correspondant à l’étirement du film liquide, est par ailleurs observée sur les bulles particulaires en surpression. En adoptant une approche élastique, le critère de Griffith permet de retrouver le bon ordre de grandeur de la pression de fracture