Ecole Doctorale 352 Physique et Sciences de la Matière Sujet de thèse Laboratoire : MADIREL, http://www.madirel.univ-amu.fr Directeur de thèse : Mickaël ANTONI Coordonnées : [email protected], (33) 4.13.55.18.41 Co-encadrant : Fabien GIRARD Sujet : Analyse par spectroscopie infrarouge de la cinétique d’évaporation de fluides colloïdaux Mots clefs : Evaporation ; Spectrométrie infrarouge ; Thermographie ; Nanofluides Description du sujet : La nature des échanges entre une goutte et la phase gazeuse qui l'entoure reste, aujourd'hui encore par bien des aspects, une question ouverte. Ces échanges mettent en jeu des mécanismes physico-chimiques complexes impliquant des phénomènes moléculaires et des écoulements complexes dans les gouttes. Le problème de base dans l’étude de ces systèmes est lié à la nature des échanges entre les phases condensées (les colloïdes et les substrats sur lesquels ils reposent) et la phase vapeur environnante. La compréhension des mécanismes de ces échanges est fondamentale car ce sont eux qui déterminent la cinétique d’évaporation. L’étude de l’évaporation de gouttes est un thème de recherche du laboratoire depuis de nombreuses années. Après avoir développé un modèle théorique [1] et des codes de calcul intensifs pour simuler l’évaporation de gouttes posées, l’équipe s’est tournée, voici quelques années, vers l’analyse expérimentale. Trois diagnostics spectraux sont actuellement utilisés et permettent une analyse simultanée à la fois dans le spectre visible (goniomètre) et dans le spectre IR (caméra thermographique [2,3] et spectromètre infrarouge à matrice FPA). D’un point de vue pratique, l’accent sera mis sur l’analyse par spectroscopie infrarouge. Les gouttes seront déposées sur un substrat thermorégulé. Les liquides étudiés seront des liquides simples (eau, éthanol, etc.), des mélanges de plusieurs liquides simples ou encore des liquides complexes (suspensions de micro ou nano particules). Les substrats seront métalliques avec une rugosité contrôlée ou composites (par exemple des surfaces nano structurées ou des milieux poreux). Le (la) candidat(e) recruté(e) préparera des solutions et des substrats et réalisera les expériences d'évaporation. Il (elle) traitera ensuite les données obtenues de ces expériences. L’étudiant(e) devra utiliser et développer du code pour le traitement d’image. Ce travail de thèse demande une connaissance des techniques de base utilisées en spectrométrie infrarouge, un intérêt pour la physico-chimie des matériaux et, si possible, une connaissance des phénomènes physico-chimique des interfaces. Une expérience dans l'utilisation d'outils de traitement d'images (Image J, Matlab) serait un atout non négligeable. Références bibliographiques: [1] [2] [3] F. Girard, M. Antoni, and K. Sefiane, “On the effect of marangoni flow on evaporation rates of heated water drops”, Langmuir, vol. 24, pp. 9207–9210, 2008. F. Girard, M. Antoni, and K. Sefiane, “Infrared thermography investigation of an evapo- rating sessile water droplet on heated substrates,” Langmuir, vol. 26, pp. 4576–4580, 2010. F. Girard, M. Antoni, and K. Sefiane, “Use of IR thermography to investigate heated droplet evaporation and contact line dynamics,” Langmuir, vol. 27, pp. 6744–6752, 2011. ED 352 - 163, Avenue de Luminy – Case 902 – 13288 Marseille Cedex 9 – FRANCE Tél. : (33) 04 91 82 76 65 – Fax : (33) 04 91 82 93 05
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