Structuring colloidal suspensions in a microfluidic device : an experimental and numerical study

De nombreux procédés de mise en forme sont utilisés dans le domaine des céramiques techniques. Beaucoup d’entre eux reposent sur la préparation en amont de suspensions stables de particules. Dans cette thèse, on s’intéresse à l’agrégation de particules stables dans un milieu contrôlé qui représente le phénomène moteur pour organiser la matière à l’échelle colloïdale. Des études antérieures ont révélé que les interactions entre deux populations de particules portant des charges de surface opposées (hétéroagrégation) peuvent générer des arrangements colloïdaux particuliers. Nos recherches visent à combiner une population hétérogène de colloïdes avec la technologie microfluidique, pour la mise en forme de matériaux céramiques. Le principe du procédé développé est d’acheminer des suspensions stables et de les faire interagir, par hétéro-agrégation afin de générer une organisation particulière de la matière qui permettrait l'impression de pièces 3D. Parmi différentes géométries développées, une configuration coaxiale à deux voies permet d’obtenir une matière hétéroagrégée qui a été déposée couche par couche afin de concevoir des pièces tridimensionnelles. Ces dernières ont été frittées afin de vérifier si toutes les étapes classiques de mise en forme de pièce par voie liquide étaient adaptées à ce procédé.Many shaping processes are nowadays used in the field of advanced ceramic materials. Many of them are based on upstream preparation of colloidal suspensions, which have to be stable. Nevertheless, previous studies have shown that interactions between two populations of particles carrying opposite surface charges can form interesting colloidal structures. Our researches aim to heteroaggregate particles in a microfluidic device in order to develop a new shaping process. The method consists in routing two stable suspensions and make them interact at an interface. Heteroaggregation can generate a particular organization of the material, which is maintained and could allow to print 3D objects. Among different geometries developed, a coaxial configuration with two ways allows heteroaggregation. The result of the interactions was deposited layer by layer to design three-dimensional parts. The objects were sintered in order to verify if all the classical steps of liquid part shaping were adapted to this process