Imagerie ultrasonore dans les matériaux mous

• Main Author: Perge, Christophe
• Language: fra
• Published: Ecole normale supérieure de lyon - ENS LYON 2014
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_GEN-PH] Physics/Physics/General Physics; [PHYS:PHYS:PHYS_GEN-PH] Physique/Physique/Physique Générale; Imagerie ultrasonore; Cellule de Taylor-Couette; Fluides viscoélastiques; Polymères; Micelles géantes; Fluides à seuils; Gels de noir de carbone; Solides fragiles; Gels de protéine
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01073593; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/01/07/35/93/PDF/PERGE_Christophe_2014_These.pdf

La matière molle se consacre à l'étude des propriétés de fluides complexes. Ces fluides diffèrent des fluides simples à cause de l'existence d'une microstructure qui provient de l'arrangement particulier des éléments mésoscopiques constitutifs du matériau (agrégats de particules de noir de carbone, enchevêtrements de polymères, micelles de molécules tensioactives). C'est le couplage entre microstructure et déformation qui confère aux fluides complexes des comportements singuliers et qui engendre des écoulements hétérogènes. Comprendre ces états hors-équilibre et les dynamiques associées présente un intérêt à la fois industriel et fondamental. La rhéologie en cellule de Taylor-Couette est une technique très répandue pour l'étude de la déformation et de l'écoulement de fluides complexes. Cependant, cette méthode n'est pas adaptée à l'étude des écoulements hétérogènes car elle ne fournit qu'une description globale de l'écoulement. Pour pallier ce problème, une technique de vélocimétrie ultrasonore à deux dimensions a été couplée à la rhéologie classique. Cette visualisation locale nous a permis d'étudier l'instabilité inertielle de Taylor-Couette dans les fluides newtoniens, les instabilités élastiques de fluides viscoélastiques (polymères et solutions micellaires), la fluidification de fluides à seuil (gels de noir de carbone, microgels de carbopol et émulsions) et enfin la rupture de gels de protéine soumis à une contrainte de cisaillement. Tous ces exemples montrent des coexistences entre différents états induits par l'écoulement et permettent de revisiter les approches rhéologiques à partir de caractérisations locales des champs de déformation et de vitesse.