Etude des suspensions electrorheologiques : role de la conduction des phases solide et liquide dans l'interaction entre les particules

par CHRISTOPHE BOISSY

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de J.-N. FOULC.

Soutenue en 1996

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Le travail presente concerne l'etude de l'interaction entre particules dans un fluide electrorheologique (er) soumis a un champ electrique continu. Un fluide er est une suspension concentree de fines particules (1-100 m) dispersees dans un liquide dielectrique. Sous l'effet d'un champ electrique de l'ordre du kv/mm, les proprietes rheologiques de ces suspensions sont fortement modifiees (apparition d'une contrainte seuil dependant du champ electrique et augmentation considerable de la viscosite apparente lorsque la suspension est soumise a un cisaillement). Nous avons mis en evidence qu'une condition necessaire a l'obtention d'un effet er est que les particules solides soient plus conductrices que le liquide porteur. Dans ce cas l'intensite de l'interaction est determinee essentiellement par le champ electrique et le rapport des conductivites solide/liquide. Nous avons egalement etabli l'existence d'une conductivite maximale des particules au-dela de laquelle il n'est pas possible d'obtenir un effet er important. Un modele analytique decrivant cette interaction en fonction du champ electrique applique, du rapport des conductivites et de la permittivite du liquide est developpe et verifie sur une experience a grande echelle (deux demi-spheres de rayon r = 0,7 cm). Des phenomenes lies a la conduction des liquides dielectriques sous champ intense ont ete pris en compte: dissociation des paires d'ions renforcee par le champ (effet onsager) et saturation du courant circulant dans le liquide entre les particules. A partir de l'expression analytique de la force d'attraction entre demi-spheres, en fonction de la distance, nous estimons la contrainte seuil des fluides electrorheologiques. Les resultats sont compares avec ceux obtenus sur des fluides electrorheologiques reels. La variation de la contrainte seuil en fonction de la nature du liquide est similaire a celle obtenues pour la force d'interaction entre les demi-spheres. Enfin, d'autres aspects tels que l'interaction avec les electrodes, l'influence de la frequence du champ electrique et le cas des materiaux multicouches sont abordes. Ces travaux ont mis en evidence la necessite d'etudier les phenomenes de transfert de charges a l'interface solide/liquide et de conduction du liquide en champ tres intense ainsi que les phenomenes de claquage pour renforcer l'interaction entre les particules et obtenir ainsi un effet er important


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  • Détails : 244 P.
  • Annexes : 199 REF.

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