Dynamique de goutte en microfluidique dans un système confiné

Dynamical study of a droplet in a confined microfluidic channel

• Auteur / Autrice : Alexandre Mansur
• Direction : Marie-Caroline Jullien
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 24/10/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques, acoustique, électronique et robotique de Paris (2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Gulliver (Paris) - Gulliver
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : José-Maria Fullana
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Caroline Jullien, José-Maria Fullana, Emmanuelle Rio, Hugues Bodiguel, Isabelle Cantat, Nicolas Brémond
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuelle Rio, Hugues Bodiguel

Mots clés

Mots clés libres

Microfluidique

Goutte

Bretherton

Marangoni

Microfluidic

Droplet

Bretherton

Marangoni

Résumé

La dynamique d'une bulle/goutte confinée à l'échelle micrométrique dépend des conditions limites à son interface (Cantat, PoF 2013).On reporte deux configurations expérimentales classiques (sans tensioactifs) :- une bulle stress-free mise en mouvement par un gradient de pression de la phase externe (Bretherton, JFM 1961) ;- une bulle mise en mouvement par une contrainte interfaciale de Marangoni provenant d'un gradient thermique (Mazouchi et al., PoF 2000).Afin d'étudier l'influence de ces conditions limites, nous avons mis au point un système microfluidique permettant de contrôler la contrainte interfaciale de la bulle/goutte par une contrainte thermocapillaire de Marangoni.L'objectif est de combiner les deux configurations de mise en mouvement énoncées précédemment, en imposant un gradient de pression et un gradient de température externe, avec une approche théorique et expérimentale. Nous avons développé un modèle permettant d'englober les deux contributions et de le comparer aux expérimentations.

The motion of a confined bubble/droplet is known to be influenced by the boundary conditions at the interface between the dispersed and continuous phases (Cantat, PoF 2013).Two classical experimental configurations (without any surfactants) have been reported:- a stress-free bubble pushed by an external phase, known as the Bretherton problem (Bretherton, JFM 1961);- a bubble pushed by Marangoni stress at the interface stemming from a constant temperature gradient, known as the Mazouchi problem (Mazouchi et al., PoF 2000).In order to study the influence of those boundary conditions, we have developped a microfluidic system allowing to monitor the bubble/droplet interfacial stress with a thermocapillary Marangoni stress.Our goal is to combine both of these configurations, by imposing an external pressure gradient and an external temperature gradient, with both theoretical and experimental approaches. We will present a new theoretical framework allowing to encompass both these contributions to the bubble/droplet motion, as well as corresponding experimental realisations.