Conclusion : vers les matériaux d’avenir
Suspensions rhéo-épaississantes - Principes et applications

Le modèle de transition frictionnelle, validé par des simulations numériques, des expériences microscopiques (mesure à l’échelle des particules) et des expériences macroscopiques (mesure à l’échelle de la suspension), fournit un cadre cohérent pour décrire le rhéo-épaississement. L’ensemble des résultats présentés dans cet article montre que ce phénomène est dû à la présence d’une force répulsive entre les particules qui induit un comportement non frottant ou frottant des particules en fonction des contraintes présentes au sein du système. L’augmentation brutale de la viscosité observée lors de cette transition est liée au fait que la fraction volumique critique ϕ _c d’une suspension dépend de l’état frictionnel des particules.

Ces résultats montrent que la physique du contact à l’échelle nanométrique et micrométrique entre particules a un impact majeur sur le comportement macroscopique des suspensions, c’est-à-dire sur la rhéologie. La vision longtemps acceptée dans le domaine, qui faisait jouer aux interactions hydrodynamiques le rôle dominant, est ainsi remise en cause par ce nouveau paradigme, qui ouvre des perspectives d’applications prometteuses. En effet, la compréhension de l’influence combinée du frottement et de la physico-chimie à l’échelle des particules sur la rhéologie des suspensions devrait permettre de mieux contrôler les innovations évoquées au paragraphe 1.2 : protections sportives, armures souples, bétons modernes (voir ci-dessous). Cela ouvre également la voie au développement de suspensions dont la rhéologie peut être modifiée in situ par des sollicitations mécaniques externes, comme détaillé ci-après.

• Vers le contrôle actif de la rhéologie des suspensions

  Les propriétés d’écoulement des suspensions sont généralement déterminées au moment de leur formulation (fraction volumique, traitement de surface,...