Etude expérimentale et numérique de la structuration de particules colloïdales dans un système microfluidique

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Suspensions colloïdales, Hétéroagrégation, Dispositifs microfluidiques, Silice Stöber, Simulations numériques

Mots-clés

Colloïdes,

Microfluidique,

Impression 3D

De nombreux procédés de mise en forme sont utilisés dans le domaine des céramiques techniques. Beaucoup d’entre eux reposent sur la préparation en amont de suspensions stables de particules. Dans cette thèse, on s’intéresse à l’agrégation de particules stables dans un milieu contrôlé qui représente le phénomène moteur pour organiser la matière à l’échelle colloïdale. Des études antérieures ont révélé que les interactions entre deux populations de particules portant des charges de surface opposées (hétéroagrégation) peuvent générer des arrangements colloïdaux particuliers. Nos recherches visent à combiner une population hétérogène de colloïdes avec la technologie microfluidique, pour la mise en forme de matériaux céramiques. Le principe du procédé développé est d’acheminer des suspensions stables et de les faire interagir, par hétéro-agrégation afin de générer une organisation particulière de la matière qui permettrait l'impression de pièces 3D. Parmi différentes géométries développées, une configuration coaxiale à deux voies permet d’obtenir une matière hétéroagrégée qui a été déposée couche par couche afin de concevoir des pièces tridimensionnelles. Ces dernières ont été frittées afin de vérifier si toutes les étapes classiques de mise en forme de pièce par voie liquide étaient adaptées à ce procédé.