Microrhéomètre sur silicium pour chimie haut débit
Résumé
This thesis relates to the design of a microrheometer. The aims is to measure the viscoelastic properties of complex fluids over a broad frequency band (from 1 Hz to 100 kHz). To overcome
the problems inherent in the measurement of viscoelastic properties of small quantities of fluid
over an extended frequency range, the use of vibrating silicon microstructures (MEMS) has been
used. At this micrometric scale, the vibrations of microcantilevers depend not only on the properties of the microstructure (geometry, materials) but also on the properties of the surrounding fluid (density, viscosity, etc). In concept, the presence of the fluid results in two phenomena: an inertial phenomenon (‘mass effect') and a dissipative phenomenon (‘loss effect'). Thus, the analysis of the frequency response of the flexible microstructures enable us to determine the properties of the surrounding fluid as functions of frequency.
the problems inherent in the measurement of viscoelastic properties of small quantities of fluid
over an extended frequency range, the use of vibrating silicon microstructures (MEMS) has been
used. At this micrometric scale, the vibrations of microcantilevers depend not only on the properties of the microstructure (geometry, materials) but also on the properties of the surrounding fluid (density, viscosity, etc). In concept, the presence of the fluid results in two phenomena: an inertial phenomenon (‘mass effect') and a dissipative phenomenon (‘loss effect'). Thus, the analysis of the frequency response of the flexible microstructures enable us to determine the properties of the surrounding fluid as functions of frequency.
Cette thèse concerne la construction d'un micro-rhéomètre. Il assure la mesure des propriétés viscoélastiques linéaires des fluides complexes sur une large gamme de fréquence (de 1 Hz à 100 kHz). Afin de répondre à la problématique de mesure des propriétés rhéologiques de petites quantités de fluide pour des gammes de fréquence étendues, la dynamique en milieu liquide des microstructures résonantes en silicium a été analysée. A cette échelle micrométrique, les vibrations de micropoutres dépendent non seulement des propriétés de la microstructure (géométrie, matériaux) mais aussi des propriétés du fluide environnant (densité, viscoélasticité). En effet, de façon schématique, la présence du fluide se traduit par deux phénomènes : un phénomène d'inertie (‘effet de masse') et un phénomène dissipatif (‘effet de pertes visqueuses').
Ainsi l'analyse de la réponse fréquentielle des microstructures mobiles permet de remonter aux
propriétés des fluides en fonction de la fréquence.
Ainsi l'analyse de la réponse fréquentielle des microstructures mobiles permet de remonter aux
propriétés des fluides en fonction de la fréquence.
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