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RÉSUMÉ
Les argiles gonflantes sont des matériaux naturels très communs dans les sols dont les propriétés physico-chimiques sont employées dans de nombreuses applications industrielles. Une partie de ces activités utilise les propriétés rhéologiques des suspensions argileuses qui restent mal comprises. La mise en évidence du caractère cristal liquide des suspensions de certaines argiles gonflantes ouvre donc de nouvelles perspectives pour la compréhension et l'utilisation de ces matériaux.
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Swelling clay minerals are very common natural materials found in the soil, their physico-chemical properties are used in numerous industrial applications. A part of these activities use the rheological properties of clay suspensions which remain poorly understood. The identification of the liquid crystal character of such swelling clay suspensions opens new perspectives for the understanding and use of these materials.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Les argiles gonflantes sont des matériaux naturels très communs dans les sols dont les propriétés physico-chimiques sont employées dans de nombreuses applications industrielles. Une partie de ces activités utilise les propriétés rhéologiques des suspensions argileuses qui restent mal comprises. La mise en évidence du caractère cristal liquide des suspensions de certaines argiles gonflantes ouvre donc de nouvelles perspectives pour la compréhension et l'utilisation de ces matériaux.
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Résultats3. Méthodes d'étude
Afin d'obtenir des suspensions à force ionique et fraction volumique contrôlées, les suspensions sont préparées en utilisant la technique de stress osmotique, mise au point initialement par les biophysiciens (Bonnet-Gonnet ). Des suspensions de nontronite diluées sont introduites dans des tubes de dialyse semi-perméables placés dans des solutions de polyéthylène glycol de masse molaire 20 000 g/mol à différentes concentrations et à force ionique contrôlée. Après un mois d'équilibre, les suspensions d'argile sont récupérées et les fractions volumiques déterminées par mesure des poids secs après étuvage à 120 ˚C. Les échantillons ainsi obtenus sont ensuite analysés vis-à-vis de leurs propriétés optiques et rhéologiques, ce qui permet de tracer les diagrammes de phase force ionique/fraction volumique. En parallèle, les différentes suspensions sont également observées par diffusion de rayons X aux petits angles afin d'obtenir des informations sur l'organisation spatiale des feuillets d'argile au sein des suspensions.
Les propriétés optiques sont déterminées soit par simple observation visuelle dans des flacons de verre placés entre polariseur et analyseur croisés, soit par observation au microscope polarisant d'échantillons contenus dans des capillaires plats. On peut alors obtenir des informations sur l'orientation des particules au sein des suspensions.
Les propriétés rhéologiques sont analysées en géométrie cône-plan (l'échantillon est placé entre un stator plan et un rotor de forme conique dont le couple ou la vitesse de rotation est mesuré) et deux types d'expériences sont réalisés :
-
des expériences en cisaillement oscillatoire sous faible contrainte et à différentes fréquences d'oscillation permettent de mesurer les modules élastique
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et visqueux
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. Cela donne accès à une valeur indicative de la concentration correspondant à la transition entre un liquide (
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et visqueux
. Cela donne accès à une valeur indicative de la concentration correspondant à la transition entre un liquide (
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Méthodes d'étude
BIBLIOGRAPHIE
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(7) - CZURDA...
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