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Accueil du site > Controler les propriétés d’une mousse en appuyant sur un bouton

PROPOSITION DE SUJET DE THESE
Années 2008-2011

Nom Laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides

Code d’identification CNRS : UMR8502

Nom du responsable de la thèse : Dominique Langevin

e-mail : langevin@lps.u-psud.fr

Co-directrice(s) : Emmanuelle RIO et Wiebke Drenckhan

téléphone : 01 69 15 53 51

Lieu du stage : LPS, bat 510, Orsay

Titre : Contrôler les propriétés d’une mousse en appuyant sur un bouton

Mots clefs : Mousses, physico-chimie des surfaces, microfluidique

Les mousses font partie des matériaux les plus courants dans l’industrie. Agroalimentaire, produits d’entretien, décontamination, sécurité incendie… elles sont utilisées partout. Si elles sont extrêmement utiles, elles peuvent aussi envahir de grands volumes et devenir un problème (voir des bâtiments après des essais d’extincteurs figure 1). C’est pourquoi leur destruction, au moment choisi, est une vraie question.

Un réseau complexe

Les mousses liquides consistent en un ensemble de bulles séparées par un réseau continu de films liquides. Afin d’éviter la rupture, ceux-ci doivent être stabilisés par des tensioactifs (typiquement, des molécules de savon). C’est la complexité de ce réseau qui confère aux mousses leurs propriétés particulières (isolation thermique et acoustique, diffusion de la lumière, transport du gaz et du liquide…). Bien que les mécanismes fondamentaux tant physiques que physico-chimiques commencent à être bien connus, il y a un véritable besoin de contrôler leurs propriétés pour les rendre adaptables, en temps réel, à un procédé industriel ou à une expérience scientifique.

Contrôler des mousses…

but de la thèse : contrôler les proprétés d’une mousse, par exemple sa stabilité grâce à un stimulus extérieur (lumière, température, UV, champ magnétique…)

La thèse proposée est essentiellement expérimentale. Il s’agit de générer et d’étudier des mousses dont les propriétés peuvent être contrôlées grâce à un stimulus extérieur (température, lumière, champ magnétique, …). On se demandera, par exemple s’il est possible de détruire une mousse uniquement en allumant la lumière, ce qui est proposé figure 2. Pour cela, les mousses seront dopées et/ou stabilisées par des ingrédients réactifs comme des polymères photoréactifs, des cristaux liquides thermotropes ou des particules magnétiques.

Sujet de thèse

Il s’agit tout d’abord de découvrir et de tester des systèmes contrôlables de l’extérieur. Les propriétés des liquides en volume et de leurs interfaces seront caractérisées et corrélées à celles des mousses qu’ils peuvent stabiliser et/ou doper. Pour cela, nous avons à notre disposition tout un panel de techniques : rhéologie de volume et interfaciale, tensiométrie (goutte ou bulle oscillante), microscopie de fluorescence, diffusion de la lumière…

Une autre partie importante de la thèse est de développer des outils très généraux permettant de générer de la mousse structurée et contrôlée en quantité suffisante quelle que soit la physico-chimie de la mousse désirée. Nous utiliserons essentiellement des techniques issues de la microfluidique permettant de forcer gaz et liquide dans un canal microscopique pour former des bulles de taille contrôlée.

Compétences requises :

Pour mener à bien cette thèse, l’étudiant devra avoir un goût certain pour les expériences macroscopiques. Des techniques expérimentales telles que la visualisation, la diffusion de la lumière, la rhéologie et la tensiométrie seront utilisées. Dans l’idéal des connaissances théoriques en physique des interfaces ou des liquides seraient bienvenu.