Dispersions Concentrées, Gels et Pâtes : des Propriétés à la Formulation

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 milieux 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 (1) : 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

Méthodes expérimentales avancées (2) : Techniques de microscopie confocale appliquées aux gels

- 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