FORMATION, FRAGMENTATION AND OSCILLATING STATES OF MULTILAMELLAR DROPLETS

FORMATION, FRAGMENTATION ET ETATS OSCILLANTS DE GOUTTELETTES MULTILAMELLAIRES

Laurent Courbin (1)

1 CPMOH - Centre de physique moléculaire optique et hertzienne

In this work, we investigate the effect of shear flow on membrane phases. Due to their large characteristic length scales, these complex fluids present strong couplings between their structure and the flow. Multilamellar vesicles can be formed upon shearing lamellar phases and lamellar/sponge mixtures. In the first case, (“Onion Texture”), the vesicle size is monitored by elasticity whereas in the second system, the mean size results from a balance between capillary and viscous forces (“Taylor's Droplets”). However, despite these differences, in both systems we show that the formation of vesicles which is a strain controlled process seems monitored by a primary buckling instability of the lamellae under flow. Then, we study the fragmentation under flow of the Taylor's droplets. We show that the rupture process which does not require any elongation of the droplets seems triggered by an instability of the inner structure droplet. Finally, experimental observations of droplet size sustained oscillations are reported. A possible mechanism for such kinds of oscillations is discussed.

Dans ce travail de thèse, nous étudions l'effet d'un écoulement de cisaillement sur des phases de membranes. Du fait de leurs grandes dimensions caractéristiques, ces fluides complexes sont susceptibles de présenter de forts couplages entre leur structure et l'écoulement. Des vésicules multilamellaires peuvent être obtenues par la mise en écoulement de la phase lamellaire ou d'un mélange de phases lamellaire/éponge. Dans le premier cas, (« Texture Oignon »), la taille des vésicules est contrôlée par l'élasticité, tandis que dans le second système, (« Gouttelettes de Taylor ») la taille moyenne résulte d'une compétition entre les forces visqueuse et capillaire. Malgré ces différences, nous montrons que dans les deux systèmes la formation des vésicules qui est contrôlée par la déformation subie par l'échantillon semble résulter d'une instabilité primaire d'ondulation des membranes sous écoulement. Nous étudions alors la fragmentation des gouttelettes de Taylor sous écoulement. Nous montrons que le processus de rupture qui ne nécessite pas d'élongation des gouttelettes semble gouverné par une instabilité de la structure interne des gouttelettes smectiques. Enfin, nous présentons l'observation expérimentale d'oscillations entretenues de la taille des gouttelettes qui devient alors une fonction temporelle périodique. Un mécanisme possible à l'origine de telles oscillations est discuté.

Mots clés: Lamellar Phase; Sponge Phase; Rheology; Shear Flow; Out of Equilibrium Transitions; Droplet Size Oscillations

Mots clés: Phase Lamellaire; phase éponge; Rhéologie; Ecoulement de Cisaillement; Transitions hors équilibre; oscillations de Taille de Gouttelettes

Domaines: Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]; Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]

Laurent Courbin. FORMATION, FRAGMENTATION ET ETATS OSCILLANTS DE GOUTTELETTES MULTILAMELLAIRES. Dynamique des Fluides [physics.flu-dyn]. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007511⟩