Mise en évidence de l'effet thermoélastique induit par déformation de cisaillement dans les liquides mésoscopiques
Auteur / Autrice : | Eni Kume |
Direction : | Laurence Noirez |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique |
Date : | Soutenance le 08/10/2021 |
Etablissement(s) : | université Paris-Saclay |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Léon Brillouin (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1974-....) - Synchrotron SOLEIL |
référent : Faculté des sciences d'Orsay | |
graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Physique (2020-....) | |
Jury : | Président / Présidente : Laurence Ramos |
Examinateurs / Examinatrices : Günter Reiter, Kostya Trachenko, Jean-Pascal Rueff | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Günter Reiter, Kostya Trachenko |
Mots clés
Résumé
La compréhension approfondie des liquides constitue un grand défi. Leur dynamique moléculaire rapide conduit à l'incapacité de supporter les ondes transversales (cisaillement) de basses fréquences qui se dissipent dans le milieu. Cependant, des rapports expérimentaux et théoriques récents semblent s'opposer à cette notion et mettent en évidence une élasticité de cisaillement finie dans les liquides à l'échelle mésoscopique. Dans le cadre de cette élasticité de cisaillement, nous étudions la réponse thermique à une déformation en cisaillement. Les liquides sont confinés à des épaisseurs variant entre 100 et 1000 µm entre des surfaces à haute énergie et sollicités dans une gamme de fréquences de 0,5 à 5 rad/s (0,08 à 0,8 Hz). Nous montrons que l'onde de cisaillement génère des ondes thermiques froides et chaudes quasi instantanées et réversibles dont l'amplitude et la forme sont modulées par la déformation de cisaillement, conduisant à la génération d'un signal thermique non linéaire (harmoniques) à grande amplitude ou fréquence. Nous mettons également en évidence une relaxation thermique exponentielle étirée lors de la déformation-échelle ainsi qu'une dépendance d'échelle similaire à celle de l'élasticité de cisaillement. Les effets thermiques observés indiquent que les liquides mésoscopiques sont capables de convertir l'énergie de cisaillement mécanique dans des états thermodynamiques non uniformes, et sont donc dotés de thermoélasticité, une propriété identifiée jusqu'à présent dans les solides. Enfin, dans le cadre de l'étude dynamique de l'interface solide-liquide, nous révélons par diffusion inélastique de rayons X, l'impact du mouillage sur la dynamique de surface solide.