Films liquides nano : dynamique et stabilité de systèmes diphasiques – ILIAAD

Les mousses, les émulsions, les pâtes, les milieux poreux, les suspensions biologiques ou les tissus vivants sont impliqués dans de nombreux procédés industriels et sont largement étudiés depuis plusieurs décennies. Cependant, deux questions demeurent incomprises : la stabilité et la dynamique de ces systèmes. Ces questions ont été classiquement abordées dans le cadre de l'hydrodynamique à faible Reynolds. Cependant, les améliorations expérimentales de ces dernières années ont permis des avancées notables notamment par l’étude des films nanométriques présent entre l’objet qui se déplace et le substrat.
Les phénomènes physiques impliqués dans ces nano-films font appel à des études souvent traitées séparément : taux de cisaillement local pouvant dépasser le taux de cisaillement imposé de plusieurs ordres de grandeur, forces intermoléculaires (théorie DLVO), rhéologie de surface, ou électro / diffusio- / thermo- osmose, pour n'en citer que quelques-uns. Ces sujets ont été en grande partie abordés par les quatre groupes du consortium conduisant à des contributions importantes en utilisant des outils expérimentaux innovants: M.-C. Jullien et O. Theodoly ont montré l'importance des effets des forces intermoléculaires sur la dynamique des gouttelettes à l'aide de la RICM; tandis que A. Colin et L. Bocquet ont donné une vision claire de la transition discontinue de rhéo-épaississement comme la rupture du contact lubrifié entre les particules, à une force normale critique, ces observations ont été clairement corrélées aux mesures macroscopiques

A l'état de l'art, un enjeu majeur est le couplage de ces mécanismes se déroulant à des nano-échelles sur la dynamique de transport à plus grande échelle (gouttelettes, cellules, suspensions).
Compte tenu des récents progrès expérimentaux et théoriques, il est opportun d'aborder ces questions, qui sont partagées par divers systèmes, de manière concertée et unifiée. C'est l'objectif du projet ILIAAD.

Les observables qui sont analysés pour étudier ces systèmes sont très similaires, pour ne pas dire identiques, tels que la vitesse de l'interface, la vitesse de l'objet, la contrainte normale en fonction de l'épaisseur du film pour en citer quelques uns. Dans l'ensemble, cela justifie pleinement l'étude de ces systèmes, plus précisément leur stabilité et leur dynamique, de manière concertée et concomitante. Il ne fait aucun doute que l'expertise de chaque partenaire enrichira considérablement la compréhension de toutes les configurations expérimentales.

En tant que tel, le consortium est en mesure d'aborder pleinement la stabilité et la dynamique des systèmes diphasiques dans un cadre général. Nous nous intéresserons particulièrement au couplage entre l'interface, le transport au sein des couches minces et le flux: rôle et transport du tensioactif pour les interfaces fluides; couplage de l'écoulement dans le film liquide mince avec les déformations élastiques pour les limites solides; le couplage de l'écoulement dans le film liquide mince avec la déformation et le mouvement de la membrane externe avec des cellules vivantes; rôle des forces intermoléculaires et; dans la limite nanoscopique, le rôle et les spécificités des fluctuations thermiques.

Les différents partenaires vont interagir tout au long du projet pour partager leurs résultats et répondre à l'objectif global : proposer un modèle global décrivant / prédisant la dynamique et la stabilité des films confinés avec des interfaces déformables ou non. Ce projet permettra d'identifier les propriétés d'écoulement génériques associées au confinement aux plus petites échelles, qui sont partagées par ces systèmes malgré la diversité des propriétés géométriques, mécaniques et physico-chimiques des interfaces de confinement.