Towards smart microfoams
Vers des micromousses stimulables
Résumé
The study of smart materials, i.e. materials able to response and adapt to external stimuli, has become a very active research field. The aims of this thesis are to create foams made of monodisperse bubbles of micrometer size, and to effectively couple this foam with a magnetic field. This work, which addresses different fields of soft matter physics, has three parts. The first part reports the rheophysical behaviour of aqueous magnetic solutions, made of sodium alginate polyelectrolyte and magnetic nanoparticles. The alginate which is negatively charged has the property to gel in presence of calcium ions. The second part focuses on aqueous foams and monodisperse micrometric bubbles. It first describes the study of the osmotic pressure and transition structures versus the liquid fraction of ordered foam obtained by a microfluidic device (diameter of bubbles: ~ 100 µm). Then, a new and original shrinking method of bubbles is presented in order to create monodisperse micrometric bubbles or droplets. Finally, the third and last part combines the acquired knowledges to get the first magneto-active rigid foams.
L'étude de matériaux intelligents, capables de s'adapter à des stimuli externes est actuellement en plein développement. La ligne directrice de cette thèse est la création de mousses avec des propriétés optiques particulières dans le domaine visible et modulables par un champ magnétique. Cela pose deux problèmes: parvenir d'une part à réaliser une mousse ordonnée constituée de cellules de taille micrométrique et d'autre part à coupler efficacement son arrangement avec un champ magnétique. Ce travail, au cœur des thématiques de la matière molle, se divise en trois parties. La première partie décrit le comportement rhéophysique de solutions aqueuses d'alginate de sodium (polyélectrolyte anionique) et de nanoparticules magnétiques, solutions qui gélifient en présence d'ions calcium. La seconde partie concerne les mousses aqueuses et les bulles monodisperses micrométriques: il est d'abord présenté l'étude de la pression osmotique et de la transition structurelle en fonction de la fraction liquide d'une mousse cristalline générée par un dispositif microfluidique (diamètre des bulles: ~ 100 µm). Puis, une méthode originale basée sur le rétrécissement de bulles est introduite pour créer des bulles ou des gouttes monodisperses micrométriques. Enfin, la troisième partie rassemble les différentes connaissances acquises pour accéder aux premières mousses gélifiées magnéto-stimulables.
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