Etude expérimentale et numérique du comportement en suspension de particules de silice amphotères

Experimental and numerical study of amphoteric silica particles behaviour in suspension

• Auteur / Autrice : Khaoula Lebdioua
• Direction : Arnaud Videcoq, Anne Aimable
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux céramiques et traitements de surface
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et ingénierie des matériaux, mécanique, énergétique (Poitiers ; 2018-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche sur les CERamiques
• Jury : Président / Présidente : Véronique Schmitt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Arnaud Videcoq, Anne Aimable, Manuella Cerbelaud, Sylvain Deville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Riccardo Ferrando

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie confocale

Émulsions de Pickering

Silice

Mots clés libres

Silice amphotère

Patch

Dynamique Brownienne

DLVO

Amphoteric silica

Patch

Brownian dynamics

DLVO

Résumé

Cette thèse porte sur la synthèse et l’étude expérimentale et numérique du comportement en suspension des particules de silice amphotères. Elle présente une étude approfondie de la synthèse de ces particules, avec une taille de patch ajustable, par la voie des émulsions de Pickering. Les particules de silice sont partiellement modifiées avec de l’aminopropyltriéthoxysilane (APTES), afin d’obtenir différentes charges de surface en fonction du pH (positive/ négative, neutre / négative ou négative/ négative). Les particules sont fluorescentes pour pouvoir être observées, ainsi que leurs assemblages, par microscopie confocale. Leur comportement à différents pH est également simulé par la dynamique Brownienne, où les interactions sont modélisées par le potentiel DLVO. Les simulations sont comparées aux observations expérimentales, afin de valider ces nouveaux modèles et de mieux comprendre le processus d’agrégation de particules à patch. Un bon accord entre les caractérisations expérimentales et numériques a été obtenu.

This study is about the synthesis of amphoteric silica particles and the study of their behaviour in suspension, experimentally and numerically. It presents a thorough study for the synthesis of these particles, with adjustable patch size, using the Pickering emulsion method. Particles are partially modified with aminopropyltriethoxysilane (APTES), in order to obtain different surface charges depending on the pH (positive/negative, neutral/negative or negative/negative). These particles are fluorescent so that they can be observed, as well as their assemblies, by confocal microscopy. Their aggregation at different pH is also studied by means of Brownian dynamics simulations, using the DLVO theory. Simulations are compared to experimental observations, in order to validate these new models, and get a better understanding of the aggregation process of asymmetric particles. A good agreement between experimental and numerical characterizations was obtained.