Mesure des propriétés viscoélastiques non linéaires par une méthode d'acousto-élasticité dynamique : application aux produits cosmétiques

par Chloé Trarieux

Thèse de doctorat en Sciences de la Vie et de la Santé

Sous la direction de Marielle Defontaine et de Samuel Callé.

Soutenue le 12-12-2014

à Tours , dans le cadre de École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire) , en partenariat avec SST/12/U INSERM 930 - IC5- Imagerie et Cerveau (équipe 5) (équipe de recherche) .


  • Résumé

    Peu d’outils ont été développés pour le contrôle qualité industriel de textures sur des lignes de production. L’utilisation de techniques sans contact, à base d’ondes acoustiques, présente un avantage évident dans les secteurs agroalimentaire et cosmétique. L’acousto-élasticité dynamique (DAET) est une technique d’interaction entre une onde pompe basse-fréquence de compression/dilatation et une onde sonde ultrasonore, conduisant à l’estimation des propriétés viscoélastiques de la matière. Nous avons développé un modèle décrivant les variations du module viscoélastique : quantification des paramètres non linéaires élastiques (B/A,. C/A...) et visqueux (ωηB/A, ωηC/A...). La méthode DAET et le modèle ont ensuite été validés dans des milieux homogènes (eau, huiles et gels) conduisant à des non-linéarités viscoélastiques faibles (B/A < 15 et (ωηB/A <1). essentiellement liées à la composition du fluide ou un changement d’état. Les résultats les plus probants ont été obtenus dans des milieux granulaires ou constitués d’air (poudres sèches, mousses et billes creuses ): valeurs élevées des non-linéarités viscoélastiques (quadratiques, cubiques). Cette méthode pourra s’avérer être une alternative intéressante à la rhéométrie conventionnelle, en particulier pour la caractérisation de ces fluides complexes.

  • Titre traduit

    Measurement of nonlinear viscoelastic properties using Dynamic AcoustoElastic Testing : application to cosmetic products


  • Résumé

    Few tools have been developed for industrial quality control of textures on production lines. The use of contactless techniques. based on acoustic wavcs, offers an obvious advantage in food-processing industry and cosmetics. The dynamic acoustoelastic testing (DAET) is based on the interaction between a low-frequency compressionlexpansion pump wave and an ultrasound probe wave. leading to the quantification of the viscoelastic properties of the matter. We have initially developed a model describing the variations of the viscoelastic modulus: quantification of nonlinear elastic (B/A, C/A...) and viscous (ωηB/A. ωηC/A...) parameters. The DAET method and related model were then validated in homogeneous media (water, oils and gels) leading to low values of viscoelastic nonlineaiities (B/A<15 and ωηB/A<1), essentially governed by the fluid nature or state change. However, the most significant results were obtained in granular or air-based media (dry powder, foam and hollow beads): high values of quadratic and cubic nonlinearities due to microinhomogeneitics. This method appears to be an interesting alternative to conventional rheometry, especially for the characterization of these complex fluids.


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