Organisation de motifs bidimensionnels de ferrofluide : le cas de la structure cellulaire

par FLORENCE ELIAS

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Claude Bacri.

Soutenue en 1998

à Paris 7 .

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  • Résumé

    Le systeme etudie est une couche bidimensionnelle (2d) de ferrofluide confinee entre deux plaques horizontales. Sous l'effet d'un champ magnetique perpendiculaire, l'interface du ferrofluide se destabilise. Cela conduit a la formation de structures periodiques a l'echelle millimetrique : bandes de ferrofluide, reseau hexagonal de bulles, dentelle ou bien anneaux. Ces morphologies d'equilibre sont dues a la competition entre termes energetiques antagonistes : une interaction attractive a courte portee, et une interaction repulsive a longue portee, d'origine dipolaire magnetique. Apres une introduction aux ferrofluides et aux instabilites statiques de leur interface, nous donnons un inventaire de ces architectures 2d. Nous presentons un calcul de la taille des domaines en fonction des parametres exterieurs. La morphologie choisie depend a la fois des conditions initiales et de la valeur des parametres de controle. Nous recapitulons dans un diagramme qualitatif le moyen d'obtenir ces motifs. Parmi ces morphologies, la structure cellulaire 2d, dont les parois sont faites de ferrofluide, presente toutes les caracteristiques topologiques des mousses liquides 2d ordinaires. Cependant, a la difference des mousses de savon, qui vieillissent dans le temps, une mousse de ferrofluide peut etre stable. Ses proprietes sont gouvernees par l'amplitude du champ magnetique exterieur, h#0. Si h#0 decroit, des cellules disparaissent. Si l'on augmente rapidement h#0, une instabilite se produit : les parois entre cellules ondulent. Enfin, pour de fortes valeurs de h#0, le systeme sort de son etat d'equilibre, et evolue dans le temps. Apres avoir caracterise les comportements de cette nouvelle structure, nous proposons de l'utiliser comme systeme modele pour l'etude des mousses 2d liquides. En effet, l'introduction de forces magnetiques locales permet de le manipuler aisement ; on peut alors etudier la relaxation de la structure perturbee vers son equilibre mecanique.


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Informations

  • Détails : 240 P.
  • Annexes : 105 REF.

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • Accessible pour le PEB
  • Cote : TS1998
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