Séchage de fluides complexes en géométrie confinée

Abstract

Dans ce travail de thèse, nous avons développé deux méthodologies permettant d'acquérir rapidement et facilement des propriétés physico-chimiques, cinétiques et thermodynamiques de fluides complexes. Nous nous sommes focalisés sur le rôle de la concentration sur ces propriétés. Les deux méthodes développées sont basées sur la concentration en continu d'une solution aqueuse par évaporation contrôlée du solvant. Le premier outil est une goutte de quelques microlitres confinée entre deux plaques dont la hauteur est de 100µm. Dans cette géométrie à deux dimensions, l'évaporation est entièrement décrite par un modèle que nous avons développé. L'observation du séchage de la goutte couplée à des mesures locales de concentration par spectroscopie Raman, permet d'accéder quantitativement au diagramme de phase d'une solution de copolymères, et de mesurer l'activité ainsi que d'estimer le coefficient d'interdiffusion de la solution. Le second outil est une puce microfluidique permettant de concentrer des solutions aqueuses grâce à la pervaporation de l'eau à travers une membrane. Cet outil permet avec quelques microgrammes de soluté, de bâtir un gradient de concentration stationnaire le long d'un microcanal. Les techniques de spectroscopie Raman et de diffusion des rayons X aux petits angles permettent à nouveau de mesurer des propriétés physico-chimiques de la solution mais également de mettre en évidence le caractère discontinu du coefficient d'interdiffusion en fonction de la concentration, dépendant des mésophases présentes.