A microfluidic technique for generating monodisperse submicron-sized drops

International audienceWe present a route for producing monodisperse micro and nanodrops that is based on a liquid-gas phase transition occurring within a microfluidic device. A gas which is soluble in water is mixed with an insoluble one and injected into an aqueous surfactant solution, using a microfluidic device that produces monodisperse bubbles. As the soluble gas diffuses out of the bubbles, they shrink and the remaining insoluble gas condenses into drops. Their radius can be tuned over a wide range by changing the initial gas mixing ratio

A high rate flow-focusing foam generator

We use a rigid axisymetric microfluidic flow focusing device to produce monodisperse bubbles, dispersed in a surfactant solution. The gas volume fraction of the dispersion collected out of this device can be as large as 90%, demonstrating that foam with solid-like viscoelastic properties can be produced in this way. The polydispersity of the bubbles is so low that we observe crystallization of our foam. We measure the diameter of the bubbles and compare these data to recent theoretical predictions. The good control over bubble size and foam gas volume fraction shows that our device is a flexible and promising tool to produce calibrated foam at a high flow rate

Bulles : des mousses au biomimétisme

National audienceLes bulles se rencontrent dans plusieurs thématiques de la matière molle: la physique des mousses, les liquides à bulles, le développement de matériaux intelligents (smart materials), et voire même la biomécanique des plantes. Dans cette présentation, nous exposerons différentes études expérimentales pour lesquelles la bulle joue des rôles divers et variés. Dans un premier temps, nous présenterons des mousses liquides cristallines obtenues à l'aide d'un dispositif microfluidique. A partir de ces mousses ordonnées, nous décrirons la transition de structure (de cubique à faces centrées vers cubique centrée), au travers de l'étude de la pression osmotique d'une mousse en fonction de sa fraction liquide. Ensuite, nous montrerons comment à partir d'un liquide à bulles, il est possible d'obtenir aisément des microgouttes monodisperses sans avoir recourt à un système microfluidique très élaboré. Enfin, dans un contexte lié au mécanisme de dissémination de spores par des fougères, nous donnerons les résultats préliminaires de l'étude de la dynamique de cavitation de bulles dans des microcavités artificielle

Bulles : des mousses au biomimétisme

National audienceLes bulles se rencontrent dans plusieurs thématiques de la matière molle: la physique des mousses, les liquides à bulles, le développement de matériaux intelligents (smart materials), et voire même la biomécanique des plantes. Dans cette présentation, nous exposerons différentes études expérimentales pour lesquelles la bulle joue des rôles divers et variés. Dans un premier temps, nous présenterons des mousses liquides cristallines obtenues à l'aide d'un dispositif microfluidique. A partir de ces mousses ordonnées, nous décrirons la transition de structure (de cubique à faces centrées vers cubique centrée), au travers de l'étude de la pression osmotique d'une mousse en fonction de sa fraction liquide. Ensuite, nous montrerons comment à partir d'un liquide à bulles, il est possible d'obtenir aisément des microgouttes monodisperses sans avoir recourt à un système microfluidique très élaboré. Enfin, dans un contexte lié au mécanisme de dissémination de spores par des fougères, nous donnerons les résultats préliminaires de l'étude de la dynamique de cavitation de bulles dans des microcavités artificielle

Bulle en matière molle

National audienceLes bulles se rencontrent dans plusieurs thématiques de la matière molle: la physique des mousses, les liquides à bulles, ainsi que le développement de matériaux intelligents (smart materials), et voire même la biomécanique des plantes. Dans ce séminaire, nous exposerons différentes études expérimentales pour lesquelles la bulle joue des rôles divers et variés. Dans un premier temps, nous présenterons des mousses liquides cristallines obtenues à l'aide d'un dispositif microfluidique. A partir de ces mousses ordonnées, nous décrirons la transition de structure (de cubique à faces centrées vers cubique centrée), au travers de l'étude de la pression osmotique d'une mousse en fonction de sa fraction liquide. Ensuite, nous montrerons comment à partir d'un liquide à bulles, il est possible d'obtenir aisément des microgouttes monodisperses sans avoir recourt à un système microfluidique très élaboré. Puis, dans le cadre de la conception de matériaux intelligents, nous dévoilerons une des premières mousses rigides magnéto-stimulables. Enfin, dans un contexte lié au mécanisme de dissémination de spores par des fougères, nous donnerons les résultats préliminaires de l'étude de la dynamique de cavitation de bulles dans des microcavités

Vers des micromousses stimulables

The study of smart materials, i.e. materials able to response and adapt to external stimuli, has become a very active research field. The aims of this thesis are to create foams made of monodisperse bubbles of micrometer size, and to effectively couple this foam with a magnetic field. This work, which addresses different fields of soft matter physics, has three parts. The first part reports the rheophysical behaviour of aqueous magnetic solutions, made of sodium alginate polyelectrolyte and magnetic nanoparticles. The alginate which is negatively charged has the property to gel in presence of calcium ions. The second part focuses on aqueous foams and monodisperse micrometric bubbles. It first describes the study of the osmotic pressure and transition structures versus the liquid fraction of ordered foam obtained by a microfluidic device (diameter of bubbles: ~ 100 µm). Then, a new and original shrinking method of bubbles is presented in order to create monodisperse micrometric bubbles or droplets. Finally, the third and last part combines the acquired knowledges to get the first magneto-active rigid foams.L'étude de matériaux intelligents, capables de s'adapter à des stimuli externes est actuellement en plein développement. La ligne directrice de cette thèse est la création de mousses avec des propriétés optiques particulières dans le domaine visible et modulables par un champ magnétique. Cela pose deux problèmes: parvenir d'une part à réaliser une mousse ordonnée constituée de cellules de taille micrométrique et d'autre part à coupler efficacement son arrangement avec un champ magnétique. Ce travail, au cœur des thématiques de la matière molle, se divise en trois parties. La première partie décrit le comportement rhéophysique de solutions aqueuses d'alginate de sodium (polyélectrolyte anionique) et de nanoparticules magnétiques, solutions qui gélifient en présence d'ions calcium. La seconde partie concerne les mousses aqueuses et les bulles monodisperses micrométriques: il est d'abord présenté l'étude de la pression osmotique et de la transition structurelle en fonction de la fraction liquide d'une mousse cristalline générée par un dispositif microfluidique (diamètre des bulles: ~ 100 µm). Puis, une méthode originale basée sur le rétrécissement de bulles est introduite pour créer des bulles ou des gouttes monodisperses micrométriques. Enfin, la troisième partie rassemble les différentes connaissances acquises pour accéder aux premières mousses gélifiées magnéto-stimulables

Vers des micromousses stimulables

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Osmotic Pressure and Structures of Monodisperse Ordered Foam

International audienceWe present an experimental and numerical study of the osmotic pressure in monodisperse ordered foams as a function of the liquid fraction. The data are compared to previous results obtained for disordered monodisperse and polydisperse concentrated emulsions. Moreover, we report a quantitative investigation of the transition from a bubble close packing to a bcc structure as a function of the liquid volume fraction. These findings are discussed in the context of theoretical models that have been proposed in the literature

Inclusions dans des hydrogels: de l'amplification de la déformation magnétique à la cavitation de l'eau

National audienceLa création d'inclusions (10 à 100 µm) dans des hydrogels apparaît comme d'un intérêt croissant pour différentes études. Par exemple, des inclusions remplies d'eau permettent l'étude de phénomènes de cavitation de l'eau en milieu confiné. Autre exemple, la présence d'inclusions d'air dans des hydrogels chargés en particules magnétiques peuvent amplifier ses propriétés magnétiques d'élongation avec un gradient de champ magnétique