Propagation d'ondes de surface dans des radeaux granulaires – WAWRAFT

La présence de particules à la surface d'un liquide peut grandement altérer ses propriétés. Les particules peuvent servir à stabiliser une interface, par exemple pour empêcher des gouttes de coalescer ou améliorer la stabilité d’une émulsion. À une tout autre échelle, la banquise fragmentée (appelée ‘ice floes’) interagit avec les vagues océaniques, pouvant les dissiper, les réfléchir ou les diffuser. Pourtant, les propriétés mécaniques des surfaces recouvertes d’objets (quelle que soit leur taille) restent largement méconnues.

Les radeaux granulaires, composés de grains milli- à centimétriques flottant à la surface d’un liquide et s'agrégeant par effets capillaires, constituent un système modèle pour étudier la physique des interfaces recouvertes de particules. Ils permettent d’étudier le comportement mécanique des matériaux divisés 2D, notamment pour comprendre leur interaction avec des ondes de surface. Les ondes offrent une méthode de mesure non destructive des propriétés mécaniques d’un matériau, mais on peut également chercher à contrôler leur propagation, pour les manipuler avec précision, les dévier ou les focaliser par exemple.

J’utiliserai des particules imprimées en 3D présentant des interactions capillaires spécifiques. Cela me permettra de créer facilement des radeaux avec une microstructure contrôlée, parfaitement organisée ou désordonnée. J’enverrai ensuite des ondes de surface sur ces radeaux pour sonder leurs propriétés mécaniques. J’étudierai également des phénomènes ondulatoires plus complexes, tels que des bandes interdites, c'est-à-dire des gammes de fréquences qui ne se propagent pas dans le milieu.

Comprendre et contrôler ces effets aura des applications dans divers domaines, tant au niveau environnemental, en apportant une compréhension plus fine sur les interactions entre la banquise fragmentée et les vagues dans les régions polaires, que pour des processus industriels, comme par exemple l'encapsulation de gouttelettes.