Accueil
Enseignement
Publications
Présentations

           
      

   
  
  

           

   


Cloques de délamination,

avec Pedro Reis, Dominic Vella, Arezki Boudaoud &  Benoit Roman

Des cloques de délamination sont fréquemment observées lorsqu'une couche mince déposée sur un substrat se retrouve comprimée. C'est par exemple le cas pour un auto-collant fixé sur une vitre qui se dilate sous la chaleur du soleil.

Bien que néfastes dans la plupart des applications pratiques, de telles cloques peuvent s'avérer utiles pour mettre au point des circuits électroniques mécaniquement flexibles (appareils médicaux fixés sur des articulations, papier électronique). En effet un circuit électronique cloqué peut facilement fléchir sans engendrer des déformation trop importantes du matériau.

À l'aide d'expériences macroscopiques, nous nous attachons à déterminer quelles sont les lois qui régissent l'apparition et les dimensions de ces cloques.
image: D. Coveney, MIT
Cliquer sur l'image pour visualiser l'apparition de cloques de sur un substrat comprimé (1.7Mb)
Bibliographie


 Origami capillaire,

avec Benoit Roman , Charlotte Py , Lionel Doppler, Paul Reverdy & Charles Baroud


Que se passe-t-il lorsque l'on pose une goutte d'eau sur une feuille flexible? La feuille enrobe-t-elle spontanément la goutte? Oui, si les forces capillaires surpassent la rigidité de la feuille (film1). Si la feuille est moins flexible, ces coins commencent à fléchir mais la membrane se ré-ouvre rapidement (film2).

À quelles formes conduit une évaporation partielle de la goutte? La conformation finale est dictée par la patron initial de la feuille. Pyramides, cubes ou quasi-sphères sont obtenus respectivement à partir de triangles, croix ou de formes de fleurs.

Au delà de la curiosité scientifique (ce problème est intimement connecté au théorème fondamental
de Gauss en géométrie différentielle, le theorema egregium), nous pensons que ce mécanisme d'origami capillaire est pertinent pour élaborer des microstructures tri-dimensionnelles à partir de patron bi-dimensionnels. À petite échelle, les forces capillaires deviennent en effet dominantes et de petites gouttes d'eau pourraient ainsi servir de micro-pinces ou tenailles.
Cliquer sur l'image pour visualiser le pliage spontané d'une feuille triangulaire en une pyramide (8Mb)

Bibliographie

Poils mouillés,

avec Benoit Roman , Charlotte Py , Arezki Boudaoud , Sébastien Neukirch & Charles Baroud

 

Le pelage d'un chien qui sort de l'eau s'organise en touffes ébouriffées. Combien il y a-t-il de poils dans un amas? La réponse résulte d'un équilibre entre les forces capillaires dues aux liquide emprisonné et l'élasticité des poils. Plus généralement, le collage d'éléments flexibles dégrade les microsystèmes mécaniques et provoque l'occlusion des voies pulmonaires, mais permet également aux coleoptères de grimper sur les murs.

Cliquer sur l'image pour visualiser la vidéo (5.9Mb)

Bibliographie

Gouttes soufflées,

avec Marc Fermigier , François Besselièvre & Gabriel Amselem & Kévin Njifenju

 

Une petite goutte de pluie qui vient impacter une vitre reste en générale collée sur le verre. Comment la chasser ? Une solution possible consiste à traiter le verre de manière à le rendre hydrophobe, une autre à souffler sur la goutte pour la chasser de son support. Nous nous proposons d’explorer cette dernière solution (en la combinant en partie avec la première). À quelle vitesse la goutte avance-t-elle en fonction de la vitesse du vent ? Existe-t-il un seuil pour la déloger ?   Comment sa forme évolue-t-elle ? Laisse-t-elle une traînée ?  


Jets autophages (gobbling droplets),

avec Christian Clasen , Gareth McKinley & Vladimir Entov
 

La capillarité destabilise généralement un fin jet de liquide qui se romp en de multiples gouttelettes. L'addition de traces de longues chaînes polymériques induit une contrainte supplémentaire qui stabilise la colonne liquide. dans cette situation une goutte terminale dévore une partie du jet avant de se détacher périodiquement.

Cliquer sur l'image pour visualiser la vidéo (5.9Mb) .

Étalements fleuris,

avec Angelina Aessopos , Vladimir Entov, Anette (Peko) Hosoi , Marc Fermigier & Gareth McKinley


L'étalement d'une goutte de colorant alimentaire sur une couche de solution de polymère semi-dilué conduit à des digitations.  Dans les années 1880 Carlo marangoni a identifé le contraste entre  les différentes tensions de surface comme le moteur de l'étalement. L'origine de dentrites demeure cependant une question ouverte.

Cliquer sur l'image pour visualiser la vidéo (6.5Mb)

.
 
Goutte à goutte visco-élastique,

avec Christian Clasen , Gareth McKinley & Vladimir Entov

Des édifices moléculaires complexes sont observés dans des solutions concentrées de surfactants : il s'agit de micelles géantes . La solution se comporte comme un gel de polymère sous de faibles contraintes, mais s'écoule comme un liquide pour des contraintes plus élevées. 

Lorsqu'une goutte d'un tel fluide se détache  de l'ebout d'une pipette, un long filament connecte la goutte à la pipette. Celui-ci s'amincit progressivement et rompt brutalement en dessous d'un certain diamètre.

Cliquer sur l'image pour lancer la vidéo (2.2Mb).

 
Pierres qui roulent (Rolling Stones),  

avec Jacqueline Ashmore , Howard Stone & Gareth McKinley

Une sphère déposée sur une surface inclinée lubrifiée par une couche de liquide visqueux dévale la pente en roulant et glissant simultanément. Une empreinte est également formée à l'arrière de la bille.
Une situation en surplomb est également possible, mettant en évidence une forme d'adhésion visqueuse : une sphére lourde dégringole maintenue uniquement par un pont de liquide!

 Ce projet a été inspiré par les belles expériences d' A. Samadani et A. Kudrolli sur les matériaux granulaires.

Cliquer sur l'une des images pour observer une course de billes dans un tambour (2.7Mb) .
 
Instabilités visco-élastiques de liquides étirés,  

avec Ryan Welsh & Gareth McKinley

La séparation de deux plaques connectées par une fine couche de liquide visco-élastique produit des instabilités complexes. 
L'expérience illustrée a été réalisée avec un fluide de Boger (solution de polystyrène dans un oligomère de styrène) caractérisée par un temps de relaxation de 3 min.

La figure de digitation à grande échelle correspond à l'instabilité de  Saffman Taylor : une fluide de faible viscosité (l'air) pénétre dans un liquide visqueux produisant des digitations visqueuses. Des contraintes élastiques apparaissent également lorsque les chaînes de polymère sont suffisemment étirées. Elles sont responsables de la stucture en arrêtes de qui apparaît pour des extensions importantes. 

Le diamètre des plaques est de 5mm et l'espacement initial de 0.1mm. Le nombre de Deborah (temps de relaxation/temps de l'expérience) est de 43.

Cliquer sur l'image pour visualiser cette expérience (1.2Mb) .
 
Instabilité de Ganesh,

avec Gareth McKinley & L.Mahadevan



Tordons un nanotube de carbone multicouche (sorte de rouleau de graphite) : des plissures apparaissent vers l'intérieur de la courbure. Cette instabilité dépend principalement de la géométrie des tubes et pratiquement des propriétés du matériau. Les mêmes plis poplitéaux sont également observés sur un rouleau macroscopique en caoutchouc... ou même sur la trompe d'un éléphant.
  
Surfaces super-hydrophobes,

initiallement avec David Quéré & Denis Richard,
 plus récemment avec G. McKinley, K. Lau, K.B.K. Teo, M. Chhowalla, G.A.J. Amaratunga and W.I. Milne

Un matériau à la fois chimiquement hydrophobe et très rugueux est en général super-hydrophobe . Une goutte d'eau déposée sur une telle surface repose essentiellement sur les sommets de la rugosité ce qui réduit considérablement l'aire de contact entre le liquide et le solide. L'environnement aérien de la goutte lui confére une forme de perle. 
Au contraire, si le liquide est plutôt mouillant, une amplification du mouillage est observée et le liquide imprégne la rugosité comme un poreux 2D.

Cliquer sur l'image pour visualiser la dynamique d'une goutte d'eau remuée sur une surface super-hydrophobe (2Mb)

Cliquer ici pour visuliser un goutte d'eau rebondissant sur une surface superhydrophobe (7Mb) 

Bibliographie

 
Forme des tectites,

avec Tim Kreider, John Bush , Linda Elkins Tanton , Pascale Aussillous & David Quéré

Les tectites sont des "éclaboussures"produites par l'impact de grosses météorites sur la Terre. De la silice fondue (principalement d'origine terrestre) serait éjectée avec parfois un mouvement de rotation qui déformerait le gouttes de matière en fusion. Ces dernières se solidifiraient lors de leur chute et préderveraient ainsi leur forme particulière. 

 
Trains de liquides dans un tube : bigouttes, 

avec David Quéré

Lorsque deux gouttes de liquide sont juxtaposés dans un tube capillaire, le mouvement spontané de la bigoutte ainsi formée est généralement observé. Cette ecouleemnt résulte de l'assymétrie du système : les pressions capillaires des trois ménisques ne s'équilibrent pas nécessairement et leur contraste produit le mouvement du train de liquide.
Cet écoulement n'est cependant pas perpétuel : un film de liquide reste déposé à l'arrière du train qui se consomme progressivement le long de son parcours. 

Cliquer sur l'image pour visualiser l'expérience (3.3Mb).

Bibliographie


Rhéologie de la soie d'araignée,

  avec Nikola Kojić, Christian Clasen & Gareth McKinley

Nephila clavipes spider (female) and one of her major ampulate glands

Bien que la soie de certaines araignées fasse l'admiration générale par ces incomparables propriétés mécaniques, son processus de synthèse demeure assez peu connu. L'étude de la rhéologie en cisaillement et en extension du liquide précurseur de la soie indique des valeurs colossales de la viscosité (3 millions de fois celle de l'eau!), une forme subtile de lubrification semble ainsi nécessaire à l'élaboration de la soie .