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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 : m.antoni@univ-amu.fr, (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
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