Intrication entre la thermodynamique et les instabilités interfaciales dans les fluides binaires proches du point critique – INFINIT_2025

L’objectif du présent projet est de comprendre la physique des instabilités interfaciales induites dans des systèmes quasi-critiques liquide-liquide pour lesquels les propriétés physiques deviennent singulières et présentent un caractère thermodynamique universel. On se focalisera sur l'évolution des instabilités interfaciales telles que celles de Rayleigh-Plateau (instabilité de jet liquide), de Kelvin-Helmoltz (instabilité due à un saut de contrainte tangentielle) ou Bénard-Marangoni/thermocapillaire (instabilité capillaire en présence d'un gradient thermique) en faisant varier la distance en température au point critique depuis l’état de fluides immiscibles vers celui des fluides miscibles et vice-versa. Cette étude sera réalisée à la fois expérimentalement dans des mélanges binaires, théoriquement avec une analyse de stabilité linéaire et numériquement par la méthode d’interface diffuse. Ce projet est donc ambitieux car il s'attaque au problème encore mal résolu de l'intrication entre thermodynamique et fluidique dans un cadre universel, en remettant en cause les lois et les diagrammes de stabilité dans des conditions hors équilibre critiques. L’effet de la tension interfaciale entre phases non miscibles est en effet bien connu, qui se manifeste dans la vie quotidienne, depuis la forme des gouttes et des bulles de savon jusqu'à la montée et l’adhésion capillaire, ou la locomotion des insectes à la surface de l'eau. Malgré son importance dans des domaines aussi divers que les géosciences, la physique des polymères, les écoulements multiphasiques, les expériences et la théorie sur la tension interfaciale des systèmes miscibles sont encore rares. Le passage de l'état non miscible à l'état miscible n'a pas encore été traité dans la littérature et c'est l'objectif du présent projet. Il est de nature fondamentale, mais la compréhension des effets d’une transition de phase est très pertinente pour de nombreuses applications industrielles.