Organisation des matériaux en suspension

Cet enseignement présentera les différentes structures possibles des systèmes colloïdaux (en conditions saturées), et de faire le lien, notamment avec leurs propriétés rhéologiques. Les concepts d’interactions électrostatiques (type, conditions, portée…), d’auto-organisation et de transitions de phase seront introduits de manière générale et illustrés dans le cas de suspensions d’argile. Plus spécifiquement, le comportement structural et mécanique de suspensions colloïdales sera abordé par l’utilisation d’outils tels que la diffusion aux petits angles et la rhéologie en milieu saturée. L’analyse de données permettra de se familiariser avec ces approches expérimentales, notamment sur le type d’information que l’on peut acquérir et sur la manière de les obtenir.

Le principal objectif de cet enseignement sera de donner les bases physico-chimiques et des outils pour essayer de déterminer/prédire la structure des suspensions colloïdales en lien avec les propriétés physico-chimiques des milieux (salinité, rapport solide/solution…) et les propriétés intrinsèques des particules finement divisées choisies (taille, morphologie, charge de surface…). Les différents concepts abordés au cours de cet enseignement seront également mis en perspective dans des exemples issus de la vie courante mais également de la littérature scientifique.

Notions présentées dans l'unité d'enseignement "interface solide/solution"

Double couche électrique

Propriétés mécaniques et modèles rhéologiques

Contenu :

Stabilité colloïdale (théorie DLVO, forces répulsives et attractives)

Organisation structurale des systèmes colloïdaux répulsifs en conditions saturées en eau (traitement de données de diffusion aux petits angles)

Cristaux liquides – Transitions de phase

Lien entre structure des suspensions et leurs propriétés rhéologiques

• Prédire le comportement colloïdal d’une suspension (stabilité versus agrégation)
• Savoir commenter un diagramme de phase salinité/rapport solide-solution pour un système colloïdal
• Connaitre les paramètres de structure d’un système colloïdal pouvant être obtenus par analyse de données de diffusion aux petits angles
• Faire le lien multi-échelles entre propriétés mécaniques (macroscopique) et l’organisation colloïdale (méso et microscopique)

Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces; Academic press, 2015.

Lekkerkerker, H. N. W.; Tuinier, R. Colloids and the Depletion Interaction, Eds. Springer, 2011