Etude de la structuration de suspensions colloïdales sous l'effet d'un champ électrique ou magnétique

par Cyrille Metayer

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Georges Bossis.

Soutenue en 2004

à Nice .


  • Résumé

    Nous avons étudié la structure obtenue par application d'un champ électrique ou magnétique sur des suspensions constituées de particules submicroniques. Cette agrégation réversible résulte de la polarisation des particules et dépend donc du contraste de permittivité ou de perméabilité entre le liquide suspendant et les particules. La structure formée dépendra de la valeur de l, rapport entre les énergies dipolaires et thermiques. Pour les l supérieurs à l'unité, la force dipolaire domine, les particules forment alors des fibrilles parallèles au champ. Ce changement de structure se traduit par une évolution de la répartition angulaire de la lumière diffusée par la suspension. En utilisant cette caractéristique, il est possible de déterminer simultanément la distribution de taille des chaînes et la distance d'équilibre entre particules à l'intérieur des chaînes. En introduisant une force répulsive, évaluée à partir de l'évolution de la distance d'équilibre en fonction du champ électrique, on obtient, à haute fréquence, un accord satisfaisant entre les tailles théoriques et expérimentales. A faible fréquence, par contre, elles diffèrent de plusieurs ordres de grandeur. La cinétique de formation des structures est en pratique plus lente que celle prédite théoriquement. L'autre partie de cette thèse concerne l'étude du diagramme de phase de suspensions magnétorhéologiques transition chaînes vers colonnes). Le modèle théorique, dans lequel la distance entre particules est un paramètre ajustable, permet de prédire à la fois la valeur critique de la concentration et du paramètre l. Toutefois les formes des diagrammes de phase expérimentaux et théoriques sont assez différentes.

  • Titre traduit

    Study of colloidal particles structures induced by an electric or magnetic field


  • Résumé

    We studied the structure obtained by application of an electric or a magnetic field on suspensions constituted of submicronic particles. This reversible aggregation results from the polarization of the particles and thus depends on contrast of the permittivity or permeability between the suspending liquid and the particles. The formed structure will depend on the value of l, the ratio between dipolar and thermal energies. If l is higher than one, the dipolar force dominates, the particles form fibrils parallel to the field. This change of structure results in an evolution of the angular distribution of the light scattered by the suspension. By means of these characteristics, it is possible to determine the distribution of sizes of the chains and the distance between particles inside chains simultaneously. By introducing a repulsive force, estimated from the evolution of the distance versus the electric field, we obtain a good agreement between the theoretical and experimental sizes at high frequency. On the other hand at low frequency, they differ from several orders of magnitude. The structures formation kinetic is experimentally slower than that predicted b theory. The other part of this thesis concerns the study of phase separation of a magnetorheological suspension (transition from chains to columns). The theoretical model where the distance between the particles is an adjustable parameter allows to predict accurately the critical values of the concentration and of the parameter l. However the shapes of the experimental and theoretical phase diagrams are rather different.

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Informations

  • Détails : 155 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 152-154. Résumés en français et en anglais

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  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 04NICE4106
  • Bibliothèque : Université Nice Sophia Antipolis. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 04NICE4106bis
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