Formation, conseil et accompagnement pour le développement professionnel des personnes, des équipes et des organisations

Les dispersions concentrées, les mousses, les pâtes et les gels sont omniprésents dans notre vie quotidienne (formulations alimentaires et cosmétiques), dans le génie civil (mortiers et ciments, céramiques) mais aussi dans le monde biologique (fluides et tissus) et géologique (boues de forage, laves). L’apparente diversité de ces matériaux, qui se situent à la frontière entre les systèmes granulaires, les polymères et les verres, cache des similarités profondes qui s’expriment dans des propriétés génériques et des règles de comportement communes.

1. Identifier les propriétés génériques et les règles de comportement communes à ces matériaux, tout en soulignant leurs spécificités propres
2. Présenter les développements techniques récents dans le domaine : rhéologie, micro-rhéologie, PIV, techniques microscopiques (microscopie confocale à fluorescence, microscopie électronique)
3. Proposer des guides pour une approche rationnelle de la formulation
4. Appliquer les méthodes et les concepts décrits à plusieurs applications dans le domaine des gels, des mousses et des pâtes

Le but du séminaire est de présenter les développements expérimentaux récents (rhéologie, microrhéologie, PIV, techniques microscopiques) et les concepts unificateurs de base (structure, forces d’interaction, comportement solide ou liquide, vieillissement), qui peuvent servir de guide à une approche rationnelle de la formulation de ces matériaux. 


Introduction aux milieux gélifiés et pâteux

- Présentation des objectifs du séminaire

- Introduction des thèmes qui seront abordés de façon à faire ressortir les liens et la cohérence du programme

Introduction à la rhéologie

Formulation et rhéologie des mousses
Les mousses aqueuses sont des fluides complexes constitués d’empilements désordonnés de bulles de gaz dans un liquide savonneux.

- Présentation des propriétés mécaniques originales des mousses : faible densité et surface spécifique élevée conjuguées aux capacités de répondre élastiquement à de faibles sollicitations et de s’écouler comme un liquide visqueux aux grandes déformations

- Compréhension du lien entre comportement macroscopique, constitution et structure

- Optimisation de la formulation et des propriétés rhéologiques d'une mousse en vue d'une de ses applications industrielles

- Comment plusieurs phénomènes physiques et physico-chimiques agissant sur des distances caractéristiques (de l'échelle moléculaire à l'échelle macroscopique) ont une influence sur les propriétés suivantes :

          *  viscoélasticité linéaire

          *  couplage entre vieillissement et viscoélasticité

          *  contraintes normales sous cisaillement

          *  transition solide-liquide

          *  écoulement

- Applications industrielles dans des domaines très variés : production de minerai, de pétrole, agroalimentaire, pharmacie, cosmétique, etc.

Solutions, gels macromoléculaires & systèmes stimulables

- Rhéologie des solutions macromoléculaires : Propriétés viscoélastiques des solutions de polymère en fonction des caractéristiques de la chaîne (masse molaire, rigidité), de la qualité du solvant et de la concentration

- Gels physiques : Description de la transition sol/gel, présentation de quelques auto-assemblages macromoléculaires en milieu aqueux et développement de systèmes stimulables

- Gels chimiques : Analyse des paramètres influençant les propriétés de gonflement des systèmes réticulés (sensibilité aux conditions environnementales, transition de phase) et applications (gels superabsorbants, actuateurs)

Méthodes expérimentales avancées : Utilisation des techniques de microscopie électronique pour l’étude des milieux pâteux ou gélifiés

- Microscopie électronique en transmission et cryomicroscopie

- Leur utilisation pour l’identification des objets qui participent à l'établissement de gels et de leurs modes d'interaction et d'organisation à l'échelle nanométrique.

- Applications particulières de la cryomicroscopie : à partir de systèmes très dilués, contrôle de la morphologie et de l'ultrastructure de nano-objets hydratés intervenant dans des formulations hybrides

- Principe et spécificités de la microscopie confocale

- Marquage fluorescent des polymères et colloïdes

- Microstructure de gels : Exemples d’application et relations avec les propriétés mécaniques des systèmes

- Traitements des images

- Nouveaux développements technologiques

Milieux granulaires et suspensions concentrées

- Matériaux concernés :

          *  suspensions concentrées

          *  milieux granulaires secs

          *  milieux granulaires cohésifs

- Propriétés étudiées :

          *  stabilité - sédimentation - ségrégation

          *  comportement macroscopique autant que possible en fonction des caractéristiques micro ou mésoscopiques

- Applications aux :

          *  boues de forages

          *  coulées de débris naturelles

          *  boues résiduaires

          *  pâtes de ciments

          *  bétons frais

Méthode pédagogique

Présentation des fondamentaux, de l'état de l'art, des dernières avancées

Illustration par des exemples concrets issus de l'industrie