Thèse soutenue

Structure et perméabilité des mousses liquides en présence d'une interaction attractive entre les bulles
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Auteur / Autrice : Jordan Seknagi
Direction : Reinhard Höhler
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 16/12/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des nanosciences de Paris (1997-....)
Jury : Président / Présidente : Wiebke Drenckhan
Examinateurs / Examinatrices : Anniina Salonen, Georges Debrégeas
Rapporteurs / Rapporteuses : Élise Lorenceau, Florence Rouyer

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les mousses liquides sont des empilements compacts de bulles de gaz dispersées dans une solution de tensioactifs. Elles sont présentes naturellement dans notre quotidien et elles ont de nombreuses applications industrielles qui exploitent leurs propriétés. Les mousses sont perméables, comme des milieux poreux ; ceci permet de les utiliser pour le traitement des eaux par une méthode de séparation appelée "foam fractionation column". C'est un procédé de séparation sélectif par adsorption de molécules ou particules hydrophobes aux interfaces des bulles, lorsqu’un liquide s’écoule à travers la mousse. Ceci permet par exemple l'élimination de déchets organiques dans le domaine de l’aquaculture. Les mousses sont aussi utilisées dans l'industrie agro-alimentaire, comme liquide de forage dans l'industrie pétrolière ou comme précurseurs de matériaux aérés solides. Notamment dans l'industrie automobile, pour les sièges de voiture, ou pour l'isolation thermique. Dans tous ces domaines, on cherche à optimiser la microstructure pour obtenir des propriétés macroscopiques spécifiques. On peut obtenir de différentes microstructures, en choisissant leur fraction volumique de gaz et la distribution des tailles de bulles. Une possibilité supplémentaire, jusqu’à présent peu exploitée, consiste à faire varier les interactions entre les bulles. Cette idée est suggérée par une analogie entre les bulles et les atomes dont l’empilement forme un solide. Ce sont les différentes interactions atomiques qui déterminent l’ordre d’empilement atomique dans un cristal et aussi ses propriétés. On caractérise les interactions entre bulles par l'angle de contact entre les interfaces des bulles voisines qui se rencontrent. Dans le cas le plus courant où les interactions entre bulles sont purement répulsives, il est nul, et les publications sur les mousses liquides se concentrent généralement sur ce cas. Dans ma thèse, nous avons montré expérimentalement et numériquement comment la structure d'une mousse liquide dépend non seulement de la fraction volumique et de la taille des bulles, mais en plus, de sa physico-chimie. En effet, l'ajout de sel à une solution de tensioactifs ioniques peut engendrer des interactions attractives entre les bulles qui modifient les angles de contact. Nos avons étudié comment cela change la taille des interstices (bords du Plateau et vertex) et la perméabilité.