Impinging micro jets – IJET

L'utilisation massive de l'impression jet d'encre et la récente démocratisation des imprimantes 3D ont conduit à un grand nombre d'études sur la dynamique de l'impact d'un liquide sur la surface d'un substrat. Contrairement à l'impact d'une goutte sur un substrat solide, qui est maintenant bien documenté à la fois théoriquement et expérimentalement, l'impact d'un jet liquide continu submillimétrique (typiquement 10-100 microns de diamètre) soulève des questions inspirantes sur la réalisation expérimentale et la morphogenèse du film (par exemple, l'apparition de fortes variations de l'épaisseur du film, comme dans les sauts hydrauliques), ainsi que ses applications potentielles. Dans la littérature d'ingénierie, les jets sont une outil clé pour le refroidissement de surface (en particulier en microélectronique) et le nettoyage, ainsi que pour l'optimisation de l'impression 3D : l'augmentation de la vitesse d'impression par une plus grande vitesse du jet devrait apporter une percée dans les technologies d'impression si les instabilités hydrodynamiques indésirables sont évitées. Dans la même veine, l'utilisation de jets multiples pour augmenter le débit total et les taux de refroidissement pourrait être considérée comme une solution intelligente pour améliorer l'efficacité des processus.
Ce projet vise à faire la lumière sur la dynamique des jets qui frappent une surface. L'IJET est divisé en deux lots de travail :
- tout d'abord, nous étudierons la physique des micro-jets qui entrent en contact avec une surface. De nouvelles techniques seront développées pour sonder les comportements multiples de ces jets, qui peuvent être très sensibles aux conditions limites. Nous prévoyons principalement trois structures de surface libre : la flaque, le rebond et les sauts hydrauliques. Nous découvrirons un diagramme d'écoulement global qui dépend des paramètres physiques (viscosité, débit, angle d'incidence, mouillabilité, ...). Dans cet ensemble, nous caractériserons soigneusement les caractéristiques des micro-sauts hydrauliques, seuls ou en interaction avec un autre, où de nouveaux mécanismes physiques seront en jeu, comme la tension de surface, ou les propriétés de surface. L'interaction de deux sauts hydrauliques, d'un diamètre d'environ 1 cm, a été étudiée et donne lieu à de fortes modifications du schéma d'écoulement. La nature de l'interaction sera modifiée avec des sauts hydrauliques générés par des micro-jets et nous nous attendons à ce que de nouveaux modèles d'écoulement apparaissent.
- Dans un deuxième temps, nous étudierons les transferts thermiques dus à une différence de température entre le liquide et le substrat. Nous nous demanderons également comment les transitions de phase influencent le comportement du jet. Notre approche s'appuiera sur des expériences, en parallèle à la modélisation théorique. L'enrichissement mutuel de ces approches complémentaires nous rend confiants dans l'obtention de résultats exceptionnels dans les sujets chauds étudiés dans ce projet.

Nos nouvelles expériences mettront au défi l'expertise sur ces sujets, et elles devraient aboutir à des résultats frappants. La diffusion auprès de la communauté scientifique sera favorisée par la participation à de nombreuses conférences dans nos différentes disciplines.

Parmi les recherches intenses menées sur ces sujets au niveau international, cette proposition offrira une merveilleuse occasion de mettre en valeur l'activité française dans ce domaine.