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Le déplacement de gouttes: l’électromouillage et ses applications

Florent Malloggi (ESPCI, Paris)

10 November 2008

- Actuellement à : MMN, UMR Gulliver CNRS-ESPCI 7083 10 rue Vauquelin 75005 Paris Travaux effectués à : PCF, University of Twente, Enschede, The Netherlands

L’électromouillage est à la base du développement des « Lab on Chip » ou « puce de laboratoire » qui connaissent un succès et une croissance importante depuis plus d’une décennie. Après une rapide introduction du principe physique sous jacent à l’électromouillage deux études complémentaires vous seront présentées.

Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la création d’un nouveau type de systèmes microfluidiques basés sur la formation d’émulsion dans des écoulements convergents assistés par électromouillage. Trois différents régimes ont été identifiés dépendant de la tension appliquée : interface huile-eau stable, formation de gouttes et jet laminaire stable. Un parfait contrôle de la formation de goutte est atteint dans un intervalle de pression bien déterminé, en accord avec le model proposé basé sur la contribution de l’électromouillage et de la pression hydrostatique locale. La fenêtre d’activation par électromouillage est d’autant plus importante que le système est petit, ce qui rend cette approche très attractive pour le contrôle d’écoulement sub-micrométrique.

Dans un deuxième temps nous avons regardé les effets qu’un champ électrique induit sur la dynamique de formation de goutte. Nous étudions le détachement d’une goutte aqueuse dans un environnement visqueux lorsque celle-ci est en présence d’un champ électrique alternatif. Nous déterminons la charge résiduelle piégée dans la goutte détachée. Les gouttes sont déchargées à hautes fréquences. A basse fréquence, nous observons une large et inattendue distribution présentant une charge minimale dépendant de la fréquence utilisées. Ces observations sont expliquées en termes de stabilisation du pont capillaire sous champ électrique qui empêche le détachement hydrodynamique pour certaines phases de champ électrique.

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