Yield-stress fluids in confined media : microstrucure, wall slip and soap films

Les gels de Carbopol sont des fluides à seuil constitués d’une suspension dense de microgels de polymère. Des expériences de rhéologie et de microscopie confocale de fluorescence nous permettent de caractériser différentes propriétés macroscopiques et microscopique telles que la viscosité, l’élasticité du réseau, et la taille caractéristique de la microstructure. Le comportement des gels est ensuite étudié dans deux situations d’écoulement confiné : un micro-canal à parois lisses, et un film de savon. Dans le micro-canal, nous nous intéressons à la loi de friction aux bords, c’est-à-dire la vitesse de glissement Vg en fonction de la contrainte à la paroi s. Nous mettons en évidence une transition d’un régime de friction non linéaire (Vg propto s2) vers un régime linéaire. Les deux régimes sont expliqués en calculant les contraintes élastiques et visqueuses à l’échelle d’un microgel. Dans le film de savon, nous nous intéressons à l’épaisseur du film en fonction de sa vitesse de formation. A la différence des films de liquide simple, l’épaisseur du film tend vers un plateau à basse vitesse, dont la valeur n’est pas prédite par les propriétés macroscopiques. Nous discutons du rôle du glissement et de l’écoulement coopératif de la microstructure sur ce résultat, et amorçons l’étude de la stabilité du film fraîchement formé.Carbopol gels are yield-sterss fluids made of a dense suspension of polymer microgels. From rheology and confocal fluorescence microscopy experiments, we characterize different macroscopic and microscopic properties such as viscosity, network elasticity, and characteristic size of the microstructure. The behavior of the gels is then studied in two confined flow situations: a smooth-walled micro-channel, and a soap film. In the micro-channel, we are interested in the law of friction at the wall, i.e. the wall slip Vg as a function of the wall stress s. We put in evidence of a transition from a nonlinear friction regime (Vg propto s2) to a linear regime. The two regimes are explained by calculating the elastic and viscous stresses at the scale of a microgel. In the soap film by, we are interested in the thickness of the film depending on its velocity of formation. Unlike a simple fluid film, the thickness tends towards a plateau at low velocity. The value of the plateau is not predicted by the macroscopic properties. We discuss the role of the slip and the cooperative flow of the microstructure on this result, and beguin the study of the stability of the freshly formed film