Modules viscoélastiques interfaciaux en présence d'un gel faible, de surfactant et de nanoparticules

Interfacial Viscoelastic moduli of bare, surfactant-laden and nanoparticle-laden interfaces oscillating in a weak gel

• Auteur / Autrice : Ahmad Jaber
• Direction : Thibault Roques-Carmes, Tayssir Hamieh, Lazhar Benyahia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés, des produits et des molécules
• Date : Soutenance le 23/06/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIMPPé - Sciences et ingénierie des molécules, des produits, des procédés, et de l'énergie (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Joumana Toufaily
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thibault Roques-Carmes, Tayssir Hamieh, Nicolas Huang, Delphine Huc-Mathis, Isabelle Henaut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Huang, Delphine Huc-Mathis

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules

Surfactants

Effets de la température

Colloïdes

Interfaces liquide-liquide

Rhéologie

Mots clés libres

Rhéologie interfaciale

Goutte oscillante

Gel thermosensible

Tensioactif

Nanoparticules

Interfacial Rheology

Oscillating Drop

Thermo-Sensible gel

Surfactant

Nanoparticles

Résumé

Nous présentons une étude mettant en œuvre la méthode de la goutte oscillante pour sonder l'interface huile/eau, modifiable par ajout de tensioactifs ou des nanoparticules, entourée d'une phase continue de rhéologie contrôlable. La question clé posée dans ce travail porte sur l'effet des propriétés rhéologiques de la phase continue sur les mesures des modules viscoélastiques interfaciaux déduits à partir de la compression/dilatation d'une goutte oscillante. Dans cette optique, la phase continue est constituée d'un hydrogel thermoréversible K-carraghénane, sélectionné pour son inactivité interfaciale mais également pour son hystérèse en transition sol/gel qui permet en effet d'avoir un gel ou un liquide à la même température selon l'histoire thermique.Dans le cas d'une interface nue huile/eau et dans les conditions où la solution de KC est liquide, le module élastique de l'interface reste faible. Quand la solution de KC devient un gel, même si ce dernier est faible au point que la solution s'écoule sous son propre poids, nous assistons à l'apparition d'une signature élastique des meures viscoélastiques interfaciales attestant que la contribution de la rhéologie de la phase continue est non négligeable. La présence d'un tensioactif à l'interface huile/eau, génèrent un module élastique interfacial qui augmente avec la concentration en tensioactif dans le cas d'un milieu environnant liquide. En présence d'un gel faible, le module interracial s'effondre à force que le module du gel KC augmente attribuer à une pseudo-localisation de déformation à l'interface. Ce phénomène disparaît dans le cas d'une interface dense en nanoparticules solides (effet Pickering).L'ensemble de ce travail révèle l'importance de la déconvolution des contributions interfaciale et de volume dans des essais de rhéologie interfaciale avec la goutte pendante.

We present a study implementing the oscillating drop method to probe the oil/water interface, modifiable by surfactants or nanoparticles, while surrounded by a continuous phase of controllable rheology. The key question posed in this work concerns the effect of the rheological properties of the continuous phase on the measurements of interfacial viscoelastic moduli extracted from the compression/expansion of an oscillating drop. With this in mind, the continuous phase consists of a thermo-reversible hydrogel K-carrageenan, selected for its interfacial inactivity but also for its hysteresis after the sol/gel transition which allows to have a gel or liquid at the same temperature according to the thermal history.In the case of a pure oil/water interface and under conditions where the KC solution is liquid, the elastic modulus of the interface remains weak. When the KC solution becomes a gel, even if it is weak to the point that the solution flows under its own weight, we witness the appearance of an elastic signature in interfacial viscoelastic measures attesting to the contribution of the rheology of the continuous phase being not negligible.The presence of a surfactant at the oil/water interface, generating an interfacial elastic modulus that increases with the concentration of surfactant in the case of a liquid surrounding medium. In the presence of a weak gel, the interfacial modulus decreases by despite that the modulus of the KC gel increases, this is attributed to a pseudo-localization of deformation at the interface. This phenomenon disappears in the case of an interface laden with solid nanoparticles (Pickering effect).All of this work reveals the importance of deconvoluting interfacial and volume contributions in an interfacial viscoelasticity test of the pendant drop.