Les phénomènes de localisation du cisaillement dans les fluides complexes hors d'équilibre. – NEMAFLU

De nombreux fluides complexes de microstructures très différentes présentent, sous écoulement, des propriétés fortement non linéaires. Ces non linéarités proviennent de couplages entre l'écoulement et l'organisation supramoléculaire du système et peuvent conduire à des instabilités mécaniques, des transitions de texture ou bien des transitions de phase hors équilibre, ces phénomènes étant généra-lement associés à une structuration spatiale du fluide (localisation du cisaillement). Ce type de com-portements complexes se rencontre par exemple dans les systèmes de micelles géantes dont la ré-ponse standard sous écoulement est caractérisée par l'existence d'un plateau de contrainte associé à une transition en bandes de cisaillement : la théorie prévoit que le fluide se scinde en deux couches de viscosités différentes supportant des taux de cisaillement différents. - Ce sujet suscite un net regain d'intérêt depuis environ trois ans, principalement en raison du dévelop-pement de techniques de mesures locales résolues en temps permettant d'accéder au champ des vitesses. Cependant, même si la confrontation des résultats obtenus par les principaux groupes tra-vaillant sur le sujet a permis de nombreuses avancées, elle a également soulevé un certain nombre de questions concernant notamment la nature des phases induites, l'origine du découplage entre bandes de cisaillement et bandes de biréfringence, la géométrie de la structure de bandes, le nombre de bandes, la dynamique de l'interface, le glissement aux parois, ou encore la forme de la relation constitutive... - Par ailleurs, nous avons récemment obtenu un résultat inattendu sur ces systèmes : en regardant dans le plan gradient de vitesse/vorticité, inexploré jusque-là, nous avons montré que l'interface entre les bandes se déstabilise, le vecteur d'onde étant parallèle à l'axe des cylindres. Différents régimes de dynamique spatio-temporelle de l'interface ont également été identifiés sur le plateau de coexis-tence. Nous pensons que ces résultats peuvent permettre d'unifier les résultats antérieurs obtenus par les différents groupes, mais ils révèlent surtout que la transition en bandes de cisaillement est bien plus complexe que l'image classique décrite plus haut. Ils suggèrent notamment que l'écoulement est en fait tridimensionnel avec la présence de rouleaux de re-circulation. - Ainsi, malgré une littérature abondante sur le sujet, les mécanismes qui régissent ces phénomènes de localisation et les comportements interfaciaux qui en découlent, restent inexpliqués et leur origine microscopique n'est pas établie. Notre objectif majeur est donc de corréler les propriétés constitutives aux structures induites puisqu'une description spatio-temporelle précise du couplage entre micros-tructure et champ d'écoulement est toujours manquante. Nous développerons une expérimentation spécifique à l'étude des propriétés non linéaires de fluides complexes en écoulement stationnaire et instationnaire en couplant différentes techniques afin de comprendre les modifications structurales qui se produisent lors de cette transition et d'expliquer les processus mis en jeu. Les techniques mi-ses en oeuvre seront la biréfringence d'écoulement, la diffusion de lumière aux petits angles, la vélo-cimétrie ultrasonore, la biréfringence magnétique, la diffusion de neutrons aux petits angles, la micro-fluidique et la cryo-fracture. La conjugaison de l'ensemble de ces techniques de manière simultanée (dans la mesure du possible) permettra en particulier de suivre l'évolution spatio-temporelle de la structure de bandes et du champ d'écoulement dans deux plans différents (w,Ñv) and (v,Ñv), descrip-tion qui apparaît maintenant indispensable au vu des derniers résultats obtenus. Nous pourrons ainsi corréler la forme et la dynamique de l'interface entre bandes au champ des vitesses. Il s'agira égale-ment de déterminer les paramètres qui pilotent la déstabilisation de l'interface. Nous chercherons à savoir si un tel phé