Special dynamics of non-wetting drops
Dynamiques spéciales de gouttes non-mouillantes
Résumé
This work, based on various experiments, tackles the dynamics of non-wetting drops in situations where gravity does not play a role, but other " special " forces are involved. In the first part, we look at drops of liquid oxygen, which undergo Leidenfrost effect on a substrate at room temperature. These drops are also susceptible to the presence of a magnetic field. We study the force exerted by a magnet on those ultra-mobile drops and we show that they can be deflected, slowed down, deformed, captured and even accelerated by the presence of a magnetic field. In the second part, we study a reverse situation, where the goal is to propel a non-wetting oil drop that is initially at rest. The drop is in a capillary tube and we show that a gradient in surfactant concentration leads to a spontaneous movement and allows the drop to escape from the tube. This experiment can be considered as a model situation of detergency. Non-trivial dynamics has been identified in this system : the movement is either continuous or intermittent, depending on the experimental parameters.
Dans cette thèse, nous étudions à l'aide de plusieurs expériences la dynamique de gouttes non-mouillantes dans des situations où la gravité n'intervient pas, mais où d'autres forces, moins communes, sont à l'oeuvre. La première partie porte sur l'étude de gouttes d'oxygène liquide qui, en plus d'être en caléfaction sur un support à température ambiante, ont la particularité d'être susceptibles à la présence d'un champ magnétique. Nous étudions la force magnétique exercée sur ces gouttes ultra-mobiles et nous montrons qu'elles peuvent être déviées, ralenties, déformées, capturées et même parfois accélérées à l'aide d'un aimant. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons étudié une situation inverse, où nous avons cherché à mettre en mouvement une goutte non-mouillante initialement au repos. La goutte est cette fois faite d'huile se trouvant dans un tube capillaire rempli d'eau, et nous avons montré qu'un gradient de concentration en tensioactif provoque un mouvement spontané et permet à la goutte d'huile de s'échapper du tube. Cette expérience réalise ainsi une situation modèle de détergence. Une dynamique très particulière est mise en évidence à temps long : le mouvement est continu ou intermittent selon les paramètres de l'expérience.
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