Description du sujet de thèse

Au cours des quinze dernières années, il a été établi qu'il existait des liens étroits entre microstrucutre dans une suspension sous écoulement, rhéologie et caractéristiques des particules (interaction entre particules, forme des particules). Ces liens ont permis dans des cas simples de proposer un cadre général pour décrire les propriétés rhéologiques complexes des suspensions non-browniennes concentrées. On comprend par exemple comment les interactions de contact direct entre particules, et en particulier le frottement, influencent les propriétés rhéologiques et l'on connaît la microstructure crée par un écoulement de cisaillement simple dans une suspension de sphères frictionnelles.
Dans des cas plus complexes où les particules peuvent ne pas être parfaitement rigides ou bien avoir une forme anisotrope ou encore subir des interactions adhésives, la rhéologie est un peu moins bien connue et la microstructure n'a encore jamais été étudiée.
Combler ces lacunes est le sujet de la thèse proposée. En outre, la caractérisation de la microstructure et de la rhéologie et la compréhension des liens qu'elles entretiennent seront directement appliquées à l'étude de suspensions de globules rouges. En effet certaines maladies du sang, comme la drépanocytose, induisent des défauts d'agrégabilité et de déformabilité des globules rouges. Dans le cadre du projet ANR HEMO, nous travaillons en collaboration avec des biologistes et des acousticiens dans le but de mettre au point un outil basé sur la rétrodiffusion acoustique permettant de diagnostiquer précocement des crises drépanocytaires. L'analyse du signal acoustique rétrodiffusé donne accès à l'arrangement spatial des globules rouges. Avant cela, il convient de comprendre en étudiant des suspensions de particules modèles comment l'adhésion entre particules et leur rigidité affectent la microstructure d'une suspension.
Les expériences consisteront à étudier la microstructure et la rhéologie de suspensions transparentes (adaptation de l'indice de réfraction des particules et du liquide) de particules dont on fera varier la forme, la rigidité et les propriétés d'adhésion. Les suspensions seront soumises à un cisaillement dans une cellule de Couette équipée d'un dispositif optique (nappe laser + caméra) qui permet de mesurer la position et la vitesse des particules pour en déduire la fonction de distribution de paires et le champ de vitesse.

Contexte de travail

Le travail comprendra une part expérimentale importante même si le dispositif a déjà été développé et testé. Par ailleurs, le doctorant devra traiter les images acquises à l'aide d'algorithmes déjà éprouvés mais qu'il conviendra d'améliorer et d'adapter aux différents types d'images obtenues.
Le doctorant sera co-encadré par Frédéric Blanc et interagira avec toute l'équipe de Rhéologie des Suspensions d'INPHYNI qui développe des expériences et des simulations numériques dans le domaine de la rhéologie des suspensions non-browniennes.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.