Fractures dans des reseaux transitoires stimulables

par Srishti Arora

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Christian Ligoure et de Laurence Ramos.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de École Doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015) , en partenariat avec L2C - Laboratoire Charles Coulomb (laboratoire) et de Département Colloïdes, Verres et Nanomatériaux (equipe de recherche) depuis le 01-09-2014 .


  • Résumé

    Notre objectif d'étudier la nucléation, la propagation et la cicatrisation des fractures dans des systèmes associatifs supramoléculaires soumis à une contrainte mécanique. Nous allons utiliser différentes approches expérimentales pour induire des fractures dans les fluides viscoélastiques. Des configurations expérimentales avec des nombres Reynolds petites et rands devant 1 seront étudiées en utilisant par exemple l'injection d'un liquide de faible viscosité dans un fluide viscoélastique, dans une cellule de Hele-Shaw (limite bas nombre de Reynolds) et la perforation de nappes liquides produites par l'impact d'une goutte de fluide viscoélastique sur une petite cible solide (limite haut nombre de Reynolds). Une caméra rapide sera utilisée pour la visualisation, éventuellement à des mesures de biréfringence. Des analyses d'images comprennent l'imagerie de particules par vélocimétrie pour sonder le champ de déplacement dans le voisinage de la fracture. Les systèmes étudiés comprendront des réseaux mous modèles développés à Montpellier (micelles géantes et microémulsions pontées par des polymères téléchéliques), ainsi que des matériaux stimulables originaux synthétisées par les partenaires du réseau européen (polymères téléchéliques en étoile et chaînes de polymères métallo-supramoléculaires). Les questions clés que nous cherchons à résoudre sont : Comment les mécanismes de fracture peuvent-ils être rationalisés dans le cas de gels transitoires ? Comment les notions de fracture fragiles et ductiles peuvent-elles être étendues au cas de gels transitoires ? Comment la nucléation, la propagation et la cicatrisation de fracture dépendent-elles de la nature des liaisons réversibles entre entités dans les différents gels transitoires ? Pour les systèmes stimulables, comment les stimuli externes (température, pH , irradiation ...) modifient-ils les processus de fracturation?

  • Titre traduit

    Fracture process in stimuli-sensitive supramolecular structure


  • Résumé

    Our aim to investigate the nucleation, propagation and healing of cracks in supramolecular associative systems under mechanical stress. We will use different experimental approaches to induce cracks in viscoelastic fluids. High and low Reynolds numbers will be investigated using for instance the injection of a low--‐viscosity liquid in a viscoelastic fluid in Hele--‐Shaw cell (low Reynolds number limit) and the perforation of liquid sheets produced by the impact of a drop of viscoelastic fluid on a small solid target (high Reynolds number limit). Visualization using high speed-camera will be used, possibly between cross-polarizers to probe the birefringence. Image analyses will include particle imaging velocimetry to probe the displacement field in the vicinity of the crack. The investigated systems will include model soft networks developed in Montpellier (wormlike micelles and emulsions bridged by telechelic polymers), as well as novel, stimuli –responsive materials synthesized by network partners (telechelic star polymers and metallo--‐supramolecular polymer chains). The key questions that we aim to address include: How can the fracture mechanisms be rationalized in transient gels? How can the notions of brittle and ductile fractures be extended to the case of transient gels? How do the crack nucleation, propagation and healing depend on the nature of the reversible bonds between entities in different transient gels? For responsive systems, how do external stimuli (temperature, pH, irradiation…) modify the fracture processes?