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Caractérisation de milieux turbides en évolution

Christophe Baravian — Université de Nancy

publié le , mis à jour le

Les milieux dispersés composés de particules de taille supérieure à quelques centaines de nanomètres sont généralement totalement opaques à la lumière visible sur des épaisseurs de quelques millimètres et pour des concentrations faibles (supérieures à quelques dixièmes de pourcents, typiquement). Ceci rend complexe leur caractérisation en termes de taille, de concentration ou d’orientation. Ces grandeurs physiques sont néanmoins essentielles à la compréhension de leur organisation micro- ou mésoscopiques et, a fortiori, du lien entre leur structuration et leurs propriétés physiques ou mécaniques à l’échelle macroscopique.
Si ces milieux transmettent mal la lumière visible, ils la diffusent par contre très efficacement. Nous montrons que les photons qui sont transportés par un milieu turbide conservent, malgré leur dispersion multiple, une information moyenne en volume sur les propriétés microscopiques de la dispersion. Un outil rhéo-optique basé sur le transport incohérent de lumière polarisée permet ainsi de suivre l’évolution de systèmes dispersés concentrés en et sous contrainte. Il est ainsi possible de caractériser la création sous cisaillement d’une émulsion concentrée, de suivre les mécanismes de coalescence pour des émulsions – gels, de quantifier la désagrégation et la déformation des globules rouges en condition de concentration physiologique (50% en volume), l’endommagement des plastiques ou encore de mieux comprendre le mécanisme de complexation macromoléculaire. Dans le cas de milieux anisotropes sous écoulement, les anisotropies d’objets déformés ou les orientations collectives peuvent également être déterminées. Cet outil s’avère ainsi très complémentaire à la dispersion de rayons X pour des gammes de tailles de particules supérieures à la centaine de nanomètre et allant jusqu’à la centaine de microns, pour des gammes de concentration variées.