Projet AMARHEO : Approche multidisciplinaire pour la construction d'un outil prédictif en rhéologie des suspensions non-Browniennes
Les suspensions sont des fluides complexes constitués de petites particules solides (d’une taille typique d’un dixième de millimètre) dispersées dans un liquide simple comme l’eau ou l’huile. Ces suspensions sont présentes dans de nombreuses applications industrielles parmi lesquelles on peut citer les bétons frais, les peintures, le dentifrice, les pâtes alimentaires…
On les trouve également dans la nature avec les boues, les laves volcaniques ou le sang. Il est donc capital de comprendre, pour éventuellement les prédire ensuite, les propriétés d’écoulement de ces matériaux complexes.
Le projet AMARHEO s’intéresse à la rhéofluidification des suspensions. Un matériau est rhéofluidifiant si sa viscosité, qui mesure sa résistance à l’écoulement, diminue quand on augmente l’intensité de la force avec lequel on le sollicite.
Pour un fluide qui est newtonien – donc non rhéofluidifiant-, la vitesse d’écoulement est directement proportionnelle à la force qu’on lui applique. Pour un fluide rhéofluidifiant, la vitesse d’écoulement augmente plus vite que la force et donc en augmentant la force, on abaisse la viscosité du matériau. Ce comportement rhéofluidifiant est observé dans la plupart des suspensions. Les recherches menées ces dix dernières années ont permis de montrer que la rhéofluidification des suspensions pouvait être expliquée par le changement des interactions de contact direct entre les particules quand la force appliquée pour mettre en écoulement les suspensions varie.
Le projet AMARHEO s’est employé à établir des relations les plus précises possibles entre les propriétés de contact entre les particules et les propriétés d’écoulement des suspensions. Pour cela, une équipe de chimistes de l’Université Claude Bernard à Lyon a synthétisé des particules avec un très bon contrôle de leurs propriétés. Le laboratoire LOMA à Bordeaux a mesuré à l’aide d’un Microscope à Force Atomique les forces d’interaction entre deux particules isolées. Au laboratoire INPHYNI à Nice, nous avons inclus ces forces d’interaction dans des codes de calcul qui ont permis de prédire les propriétés d’écoulement des suspensions considérées et nous avons enfin vérifié la validité de ces prédictions en les comparant à des mesures expérimentales directes de la viscosité et sa variation avec la force de sollicitation.
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Découvrez le portrait d'Élisabeth Lemaire à l'origine du projet AMAREHO !
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Découvrez prochainement notre kit pédagogique pour comprendre la rhéologie des suspensions réalisé avec l'association les Petits Débrouillards aux côtés d'Élisabeth Lemaire, chercheuse à l'Institut de Physique de Nice (INPHYNI) !
De bonnes questions peuvent naître dès le réveil. Qui ne s’est pas déjà demandé au petit déjeuner pourquoi le miel passe d’un état solide à semi-liquide une fois étalé sur une tartine ? Ou pourquoi le dentifrice coule seulement après avoir appuyé sur le tube ?
L’explication tient dans le fait que le miel et le dentifrice sont des fluides complexes. Cela signifie qu’ils sont capables de se comporter à la fois comme des solides et des liquides.
On alors parle de rhéofluidification. Pour les fluides simples, ce processus dépend principalement de la température. Tandis que pour les fluides dits non-newtoniens, comme le miel et le dentifrice, la viscosité dépend aussi des contraintes mécaniques appliquées.
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