Quelques opérations élémentaires en microfluidique digitale : encapsulation, fragmentation et trafic de gouttes

Few elementary operations in digital microfluidics : encapsulation, fragmentation and traffic of droplets

• Auteur / Autrice : Alexandre Schmit
• Direction : Pascal Panizza, Laurent Courbin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 25/09/2015
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes ; 1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique (Rennes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gouttes

Encapsulation (chimie)

Microfluidique

Mots clés libres

Microfluidique

Encapsulation

Doubles émulsions

Trafic de gouttes

Fragmentation

Microgouttes

Microfluidics

Encaspulation

Double emulsions

Traffic of droplet

Micro-Drops

Breakup

Résumé

Les écoulements de trains périodiques de gouttes monodisperses confinées dans des microcanaux sont largement utilisés pour diverses applications haut-débits en microfluidique digitale. Pour cela, il est nécessaire de réaliser différentes opérations sur ces gouttes comme les fragmenter, les fusionner ou les trier. Dans ce manuscrit, nous discutons de trois de ces opérations expérimentalement et théoriquement. La première concerne l’encapsulation d’un train de gouttelettes dans des gouttes. Nous étudions la dynamique d’encapsulation et nous présentons une nouvelle méthode d’encapsulation. Par suite, nous investiguons deux modes de fragmentation de gouttes, tous deux influencés par des interactions hydrodynamiques entre gouttes consécutives dans un train. Enfin, nous cherchons à comprendre la sélection du chemin suivi par des gouttes à des bifurcations successives.

Flows of periodic trains of monodisperse drops confined in microchannels are widely used for numerous high-throughput applications in digital microfluidics. The development of such applications requires performing and combining various operations on these drops like breakup, fusion or sorting. In this manuscript, we study experimentally and theoretically three of these operations. We first discuss the encapsulation of a train of droplets inside drops, focusing on the encapsulation dynamics. Also, we present a new way to encapsulate drops to produce double emulsions. We then investigate two ways to break drops against micro-obstacles, both being influenced by hydrodynamics interactions between two consecutives drops in a train. Lastly, we report the investigation of the path selection of drops at successive bifurcations.