Suspensions rhéo-épaississantes - Principes et applications : Dossier complet | Techniques de l’Ingénieur

S'inscrire aux newsletters

Article précédent

Ciments géopolymères

Article de référence | Réf : N3310 v1

Logo doc&quiz ARTICLE INTERACTIF

Suspensions rhéo-épaississantes - Principes et applications

Auteur(s) : Cécile CLAVAUD, Antoine BÉRUT, Bloen METZGER, Yoël FORTERRE

Date de publication : 10 avr. 2018

Article suivant

Texture des matériaux divisés - Aire spécifique des matériaux pulvérulents ou nanoporeux

Cet article fait partie de l’offre

Matériaux fonctionnels - Matériaux biosourcés (182 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète et actualisée d'articles validés par des comités scientifiques

Un service Questions aux experts et des outils pratiques

Des Quiz interactifs pour valider la compréhension et ancrer les connaissances

ABONNEZ-VOUS

Quitter la lecture facile

RÉSUMÉ

Le rhé-épaississement est un phénomène observé dans certaines suspensions denses de particules. Il consiste en une augmentation parfois brutale de leur viscosité lorsqu'elles sont soumises à une forte contrainte. Ce comportement, très utile pour certaines applications technologiques, peut aussi s'avérer problématique dans certains processus industriels. Longtemps resté une énigme, le rhé-épaississement est désormais décrit de façon cohérente par le modèle de transition frictionnelle. Cet article présente ce modèle ainsi que les études numériques et expérimentales qui le valident. Sont ensuite abordées différentes perspectives d'applications offertes par la compréhension de ce phénomène.

Lire l’article

ABSTRACT

Shear thickening suspensions - Principles and applications

Shear thickening is observed in dense particulate suspensions. It consists of a sometimes very marked increase in the suspension’s viscosity above an onset stress. This behavior, which is very useful in certain technological applications, can also cause problems in some industrial processes. Until recently, shear thickening was not understood. It can now be explained as a frictional transition in a recent theoretical model. This article presents this model and its numerical and experimental validations. Different applications that may emerge from an understanding of this effect are then discussed.

Auteur(s)

Cécile CLAVAUD : Doctorante contractuelle - Aix Marseille Université, CNRS, IUSTI, Marseille, France
Antoine BÉRUT : Post-doctorant - Institut de Physique de Rennes - Aix Marseille Université, CNRS, IUSTI, Marseille, France
Bloen METZGER : Chargé de Recherche CNRS - Aix Marseille Université, CNRS, IUSTI, Marseille, France
Yoël FORTERRE : Directeur de Recherche CNRS - Aix Marseille Université, CNRS, IUSTI, Marseille, France

INTRODUCTION

Certaines suspensions de particules ont la propriété de passer d’un comportement liquide, lorsqu’elles sont au repos ou qu’elles s’écoulent sous l’effet d’une faible contrainte, à un comportement solide lorsqu’elles sont sollicitées au-delà d’une contrainte critique. Cette propriété de rhéo-épaississement fascine les scientifiques et attire l’attention de nombreux industriels depuis longtemps. Ces derniers tentent pour la plupart d’éviter les dommages qu’une telle transition peut causer sur certaines installations (endommagement des mélangeurs, bouchage de conduites). D’autres en revanche utilisent cette propriété pour l’élaboration de matériaux innovants tels que des armures souples, des bétons auto-plaçants ou encore des protections médicales.

L’origine du rhéo-épaississement des suspensions est longtemps restée obscure. Cependant, des prédictions théoriques récentes fournissent enfin un scénario cohérent pour expliquer cette transition. L’objectif de cet article est de présenter ce modèle dit de transition frictionnelle, ainsi que les différentes études numériques et expérimentales qui le valident.

La compréhension du rhéo-épaississement devrait permettre de rationaliser certaines pratiques industrielles restées jusqu’alors empiriques. Nous illustrons en particulier au paragraphe 4 comment le modèle de transition frictionnelle permet d’interpréter une innovation qui a révolutionné l’industrie du béton. Ce scénario offre aussi des perspectives prometteuses pour l’élaboration de fluides “intelligents”dont la rhéologie peut être ajustée à la demande.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.

Lire l’article

MOTS-CLÉS

KEYWORDS

PERMALIEN

https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/materiaux-th11/surfaces-et-structures-fonctionnelles-42534210/suspensions-rheo-epaississantes-n3310/

RÉFÉRENCE BIBLIOGRAPHIQUE

Exportez la référence bibliographique

Lire l’article

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur ! Acheter le module

Lire l'article

BIBLIOGRAPHIE

(1) - GUYON (E.), HULIN (J.P.), PETIT (L.) - Hydrodynamique physique. - CNRS Édition, 3 édition (2012).
(2) - FREUNDLICH (H.), RÖDER (H.L.) - Dilatancy and its relation to thixotropy. - Transactions of the Faraday Society, 34 : 308-316 (1938).
(3) - BOERSMA (W.H.), LAVEN (J.), STEIN (H.N.) - Shear thickening (dilatancy) in concentrated dispersions. - AIChE journal, 36(3) : 321-332 (1990).
(4) - BROWN (E.), JAEGER (H.M.) - Shear thickening in concentrated suspensions : phenomenology, mechanisms and relations to jamming. - Reports on Progress in Physics, 77(4) (2014).
(5) - BROWN (E.), JAEGER (H.M.) - The role of dilation and confining stresses in shear thickening of dense suspensions. - Journal of Rheology, 56(4) : 875-923 (2012).
(6) - TRACTON...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Lire l’article

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

Accédez au Quiz 1
Accédez au Quiz 2
Accédez au Quiz 3

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.

TEST DE VALIDATION

DÉTAIL DE L'ABONNEMENT :

TOUS LES ARTICLES DE VOTRE RESSOURCE DOCUMENTAIRE

Accès aux :

Articles et leurs mises à jour

Nouveautés

Archives

Articles interactifs

Formats :

HTML illimité

Versions PDF

Site responsive (mobile)

Info parution :

Toutes les nouveautés de vos ressources documentaires par email

DES ARTICLES INTERACTIFS

Articles enrichis de quiz :

Expérience de lecture améliorée

Quiz attractifs, stimulants et variés

Compréhension et ancrage mémoriel assurés

DES SERVICES ET OUTILS PRATIQUES

Questions aux experts

Les meilleurs experts techniques
et scientifiques vous répondent

Articles Découverte

La possibilité de consulter des
articles en dehors de votre offre

Dictionnaire technique multilingue

45 000 termes en français, anglais,
espagnol et allemand

Votre site est 100% responsive,
compatible PC, mobiles et tablettes.

FORMULES

	Formule monoposte	Autres formules
Ressources documentaires
Consultation HTML des articles	Illimitée	Illimitée
Quiz d'entraînement	Illimités	Illimités
Téléchargement des versions PDF	5 / jour	Selon devis
Accès aux archives	Oui	Oui
Info parution	Oui	Oui

Services inclus
Questions aux experts (1)	4 / an	Jusqu'à 12 par an
Articles Découverte	5 / an	Jusqu'à 7 par an
Dictionnaire technique multilingue	Oui	Oui
(1) Non disponible pour les lycées, les établissements d’enseignement supérieur et autres organismes de formation.
	Formule 12 mois monoposte 1 560 € HT	Autres formules (Multiposte, pluriannuelle) DEMANDER UN DEVIS

DEMANDER UN DEVIS

Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - CONTEXTE

1.1 - Qu’est-ce que le rhéo-épaississement ?
1.2 - Applications industrielles
1.3 - Une origine physique discutée
1.4 - Problématique
- Quiz d'entraînement

2 - MODÈLE DE TRANSITION FRICTIONNELLE

2.1 - Rhéologie d’une suspension idéale : analyse dimensionnelle
2.2 - Ingrédients clés du modèle de transition frictionnelle : force répulsive et frottement
2.3 - Simulations numériques du modèle
- Quiz d'entraînement

3 - MISE EN ÉVIDENCE EXPÉRIMENTALE

3.1 - Expériences macroscopiques
3.2 - Expériences microscopiques
- Quiz d'entraînement

4 - CONCLUSION : VERS LES MATÉRIAUX D’AVENIR

5 - GLOSSAIRE

6 - SYMBOLES

7 - REMERCIEMENTS

Publicité Devenez annonceur