Microrhéology of non ergodic colloidal suspension: local relaxations, slow dynamics and ageing
Microrhéologie de suspensions colloïdales non ergodiques : Relaxations locales, dynamiques lentes et vieillissement
Résumé
Concentrated suspensions and soft colloidal glasses are interestingly broad class of materials in physics perspective but also in applications. These materials display both solid-like and liquid-like properties, slip phenomena or slow dynamic and ageing. Bulk rheology does not give access to a microscopic view of these phenomena and it is necessary to associate other techniques to monitor local structure and local dynamics. In this thesis we developed and used new tools like diffusive wave spectroscopy (DWS) or fluorescence microscopy. We studied the dynamics of concentrated suspensions near equilibrium, during ageing process or during flow. The main results are focused on linear viscoelasticity in a large frequency range from Brownian time scale to a few hours, on ageing phenomena and on the role played by surfaces on the flow profile.
Les suspensions concentrées et les verres colloïdaux forment une classe de matériaux intéressante d'un point de vue de la physique mais également des applications. Ces matériaux présentent des comportements rhéologiques remarquables comme la présence d'un seuil d'écoulement, des phénomènes de glissement ou encore des dynamiques de relaxation très lentes et du vieillissement. Les techniques rhéologiques classiques ne permettant pas à elles seules de remonter à l'origine microscopique de ces phénomènes, il est nécessaire de les associer à des techniques permettant de sonder la structure et la dynamique à des échelles très locales. Dans ce travail nous développons et mettons en œuvre une série d'outils complémentaires utilisant la diffusion multiple de la lumière ou la microscopie par fluorescence et nous les appliquons à l'étude de la dynamique de suspensions concentrées de microgels polyélectrolytes au voisinage de l'équilibre, en cours de vieillissement ou en écoulement. Les principaux résultats portent sur la mesure des propriétés viscoélastiques linéaires dans une fenêtre de fréquences comprises entre des temps browniens et plusieurs heures, sur le vieillissement physique, et sur le rôle des parois dans la structuration des écoulements.
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