Sujet de stage. Physique de la Matière Condensée Transitions entre

Sujet de stage. Physique de la Matière Condensée
Nom du laboratoire : Laboratoire de Physique des Solides Adresse : Bât. 510, Université Paris XI, 91405 Orsay dominique.langevin@u‐psud.fr, tel 01 69 15 53 51 Transitions entre types de solitons dans les mousses
Les mousses sont des dispersions de bulles d’air dans de l’eau contenant des molécules
stabilisantes (tensioactifs, par exemple les savons). L’essentiel du liquide est contenu dans les
interstices entre bulles, formant un réseau de canaux interconnectés (voir figure)
Figure : gauche, photo de mousse illustrant la variation de la fraction volumique d’eau en hauteur ;
droite : schéma du réseau d’interstices ou canaux entre bulles
Si l’on verse de l’eau au sommet d’une mousse (imbibition), le liquide va s’écouler vers le
bas sous l’effet de la gravité. Ce phénomène, a priori similaire à l’imbibition d’un milieu
poreux, est en fait un peu différent : les canaux de la mousse peuvent changer de taille et on
observe un front liquide qui descend à vitesse constante (soliton). Les modèles théoriques
prévoient que la vitesse V du soliton varie avec le débit liquide Q comme V~Q où l’exposant
 dépend des conditions aux limites : =1/2 pour des surfaces rigides et =1/3 pour des
surfaces mobiles. Ceci a été vérifié expérimentalement au laboratoire (Durand et Langevin,
Phys.Rev.E, 1999). Toutefois pour une même mousse, des transitions de régime ont été
observées en faisant varier la taille des bulles et restent inexpliquées. Le but du stage est de
trouver l’origine de ces transitions en s’inspirant de résultats récents du laboratoire sur le
tirage de film liquides (problème de Landau-Levich, Delacotte et al, Langmuir, 2012)
En pratique il s’agira de créer des mousses de taille de bulle variable et de réaliser des
expériences d’imbibition, en mesurant la vitesse du front grâce à un dispositif optique
automatisé existant. On comparera des mousses faites avec un tensioactif avec ou sans sel
ajouté afin de faire varier les forces électrostatiques de surface (les résultats de tirage de films
suggèrent que ces forces pourraient affecter différemment la transition).
Contact : D.Langevin, Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris Sud,
[email protected], tel 01 69 15 53 51