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LABORATOIRE DE PHYSIQUE STATISTIQUE
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PROPOSITIONS DE STAGES 2007
Ces stages s'effectueront au Laboratoire de Physique Statistique de l'ENS
24 rue Lhomond 75231 Paris cedex 05
Proposition 1
Goutte à goutte d’un fluide à seuil
De nombreux fluides complexes possèdent la particularité d’être des
fluides à seuil, c’est-à-dire que sous faible contrainte, ils se
comportent comme des solides élastiques, et, au-delà d’une contrainte
seuil, ils s’écoulent comme des liquides. La vie courante et les procédés
industriels nous confrontent souvent à ce type de fluide : c’est le cas
du gel à cheveux, du dentifrice, de la boue, etc….
Au cours de ce stage, nous étudierons comment des fluides à
seuil modèles (gels de polymère, d’argile) se comportent quand on essaye
de les faire couler en goutte à goutte. Contrairement à des gouttes
d’eau, les gouttes de fluide à seuil ne sont pas sphériques, et leur
taille n’est pas gouvernée par la tension de surface du liquide.
Sur ce thème, plusieurs pistes de travail pourront être
suivi :
• taille et forme des
gouttes
• impact des
gouttes quand elles tombent sur une surface
• Forme de
l’empilement de goutte (pyramides à étages)
Contact : Sébastien
MOULINET
moulinet(at)lps.ens.fr
01 44 32 34 93
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Proposition 2
Instabilité de Saffman –Taylor
d’une interface de faible tension
Il est
difficile de chasser un fluide d’une canalisation avec un fluide moins
visqueux. En effet, dans ces conditions, l’interface entre le deux
fluides ne reste pas plane. Il se forme des « doigts » de fluide peu
visqueux qui pénètrent dans le liquide visqueux. Ces formes sont facilement
observables dans une cellule de Hele Shaw, c’est-à-dire un canal de
faible épaisseur. Cette instabilité de 
l’interface
est appelée instabilité de Saffman-Taylor.
Plusieurs travaux théoriques s’affrontent sur l’importance du rôle de la tension de surface sur la sélection de forme d’un doigt de Saffman-Taylor. Afin d’aider à la compréhension de cette sélection, nous proposons d’étudier cette instabilité avec des systèmes de fluides dont l’interface possède une tension de surface ultra-faible. Le système utilisé est un mélange de colloïdes et de polymères dans un solvant. Sous certaines conditions, ce mélange se sépare en deux phases (l’une riche en colloïdes, l’autre pauvre) et l’interface formée possède une tension un million de fois plus faible que celle de l’eau.
Une si faible tension impose de travailler avec des dispositifs de petite taille et nos expériences font appel à des techniques de microfluidique.
Contact
: Sébastien MOULINET
moulinet(at)lps.ens.fr
01 44 32 34 93
Proposition 3
Mouvement par saut d’une
ligne de contact
Quand on pose une goutte de liquide sur une surface solide, on peut identifier deux régions : une mouillé et l’autre sèche. La frontière entre ces deux régions est appelée « ligne de contact ». Si la surface solide présente des inhomogénéités, la ligne de contact se déforme et peut prendre un aspect rugueux. Ce problème rentre dans un domaine plus vaste de la physique statistique : la forme d’objets élastiques dans un milieu désordonné.
La présence de désordre sur la surface joue aussi un rôle important dans la dynamique d’avancée de la ligne de contact. La ligne peut se trouver, pendant un temps, piégée dans une position, puis se libérer brusquement et sauter dans une nouvelle position. Ainsi la ligne de contact avance en faisant une succession de sauts.
Au cours de ce stage expérimental, nous nous intéresserons à la dynamique d’une ligne de contact sur une surface qui présente un désordre contrôlé. Ces surfaces sont fabriqué à l’aide des techniques de microélectronique et présentent des détails micrométriques. Nous chercherons à caractériser la statistique des sauts de la ligne de contact. Ce travail donnera lieu à des comparaisons avec des travaux théoriques.
Exemple d’une ligne de contact sur une surface
de verre désordonné. Les taches claires sur la surface sèche sont des impuretés
en chrome de 10 µm déposées par des techniques de microfabrication. On note la
forme irrégulière, rugueuse, de la ligne de contact.
Contact : Sébastien
MOULINET
moulinet(at)lps.ens.fr
01 44 32 34 93
ou Etienne ROLLEY
rolley(at)lps.ens.fr