Effet thermoélectrique dans des dispersions colloïdales

Thermoelectric effect in colloidal dispersions

• Auteur / Autrice : Arghya Majee
• Direction : Alois Würger
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Lasers, matière et nanosciences
• Date : Soutenance le 14/09/2012
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Ondes et Matière d'Aquitaine
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Manoel Manghi, Jean-Christophe Loudet, Thomas Bickel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Guillaume Galliéro, Franck Cichos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pyroélectricité

Colloïdes

Électrophorèse

Mots clés libres

Thermo-électrophorèse

Effet thermoélectrique

Effet Seebeck

Thermodiffusion

Colloïdes chargés

Thermocharge

Thermoelectrophoresis

Thermoelectric effect

Seebeck effect

Thermal diffusion

Charged colloids

Thermocharge

Résumé

Cette thèse porte sur le mouvement de particules colloïdales induit par l’effet thermoélectrique (ou effet Seebeck). Dans un électrolyte soumis à un gradient de température, les ions ont tendance à migrer à des vitesse qui différent d'une espèce à l'autre. On observe alors une accumulation de charge aux bords de l’échantillon. Ce déséquilibre induit un champ électrique qui agit sur les colloïdes chargés présents dans la solution. Cette contribution électrophorétique dans le champ de Seebeck s'additionne à la contribution directe de thermodiffusion. Comme résultat principal,nous obtenons la vitesse phorétique en fonction de la fraction volumique des particules et, dans le cas de polyélectrolytes, du poids moléculaire. Dans la seconde partie, nous étudions l’effet thermoélectrique pour une particule chauffée par absorption d’un faisceau laser. Le gradient de température est alors radial et l’effet Seebeck induit une charge nette dans le voisinage de la particule. Enfin, nous discutons les applications possibles de ce phénomène de thermocharge

In this work we study the motion induced in a colloidal dispersion by thethermoelectric or Seebeck effect. As its basic principle, the ions of the electrolytesolution start moving in a temperature gradient. In general, the velocity of one iondiffers from another. As a result, one observes a charge separation and a macroscopicelectric field. This thermoelectric field, in turn, acts upon the charged colloidalparticle present in the solution. Thus thermophoresis of the particle comprises of anelectrophoretic motion in the thermoelectric or Seebeck field. As an important result,we derive how the corresponding velocity of a colloidal particle depends upon thecolloidal volume fraction or on molecular weight for polymers. In a second part, westudy the thermoelectric effect due to a hot colloidal particle where a radialtemperature gradient is produced by the particle itself. In this temperature gradientthe same Seebeck effect takes place in the electrolyte solution. We find that the hotparticle carries a significant amount of charge around it. Whereas the amount ofsurface charges present at the boundaries of the sample container in the onedimensionalcase is rather insignificant. Possible applications of this thermochargingphenomenon are also discussed.