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H/F Doctorant en Mécanique des Fluides - Rhéologie d'un film granulaire

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Informations générales

Référence : UMR7608-GEOGAU-001
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : jeudi 14 mai 2020
Nom du responsable scientifique : Georges Gauthier
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

De récentes recherches inspirées par les travaux précurseurs de Pickering ont permis la création de nouveaux objets qui peuvent être décrit comme des poches de gaz dans de l'air et appelés 'Billes de gaz'[1]. Ils sont constitués de particules piégées à l'intérieur d'un film liquide dans l'air ambiant. Leur exceptionnelle résistance mécanique en fait des objets prometteurs pour de nombreuses applications [2], telle que les matériaux à porosité hiérarchique et ouvrent de nouvelles voies pour la fabrication d'atténuateurs de vibrations.

Le but de la thèse est de déterminer et comprendre la rhéologie des films granulaires qui est contrôlée à l'échelle microscopique par trois mécanismes physiques : la capillarité, les contacts entre grains et la dissipation visqueuse (dans le film liquide et aux interfaces liquide/gaz). Le travail de thèse débutera par la détermination expérimentale de la loi de comportement sous cisaillement des films granulaires à l'aide d'un rhéomètre. La rhéomètrie sera complétée de l'étude cinématique des particules lors du cisaillement ; La position de chaque particule sera obtenue par visualisation et traitement d'images. Ces résultats expérimentaux seront comparés à ceux d'une suspension granulaire classique.
Par analogie avec les suspensions granulaires classiques, la pression de confinement devrait être un élément essentiel à la loi de comportement, différents liquides et différentes particules seront utilisées afin de varier les interactions capillaires. Les résultats obtenus seront confrontés à la loi générique mu(I) [3] utilisée actuellement pour les suspensions granulaires. Enfin l'étude en cisaillement sera étendue avec des test bi-axiaux ainsi que des mesures en indentation.


[1] Y. Timounay, O. Pitois, F. Rouyer, Gas Marbles: Much Stronger than Liquid Marbles, Phys. Rev. Lett. (2017). doi:10.1103/PhysRevLett.118.228001.
[2] “Gas Marbles” Store Air in Strong Spheres, June 2, 2017• Focus Physics 10, 62. “Fortified gas marbles are 10 times stronger than regular bubbles”, Daily news, News Scientist, 8 June 2017. “Gas marbles are tough when squeezed”, Physics Today, 5 Jul 2017 in Research & Technology. 
[3] F. Boyer, É. Guazzelli, O. Pouliquen, Unifying suspension and granular rheology, Phys. Rev. Lett. (2011). doi:10.1103/PhysRevLett.107.188301.

Contexte de travail

Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR PRC PhyGaMa qui a débuté en janvier 2020 et a pour objectif d'étudier la physique des billes de gaz. Ce projet implique des chercheurs du laboratoire NAVIER (UMR CNRS, Ecole des Ponts et Université Gustave Eiffel) et des chercheurs du laboratoire FAST (UMR CNRS, Université Paris-Saclay).
La thèse se déroulera au laboratoire FAST, dans l'équipe Granulaires et Suspensions, en étroite collaboration avec l'équipe de Navier. Le laboratoire FAST, possède 2 rhéomètre et un tensiomètre que le doctorant aura à utiliser.

Contraintes et risques

RAS

Informations complémentaires

Le ou la candidate devra posséder un diplôme de Master (ou d'ingénieur) en mécanique ou physique. Il (elle) devra avoir des connaissances en physique des liquides, de la matière molle et des milieux granulaires ainsi que des compétences expérimentales (mise en place d'expérience et de dispositifs d'acquisition de mesures …) et numérique (traitement d'images et de données. De bonnes aptitudes de communication orale et écrite en français et anglais sont nécessaires. La motivation, le sérieux, la capacité de travail en autonomie et en équipe seront pris en compte lors du recrutement.

Les candidatures devront inclure un CV détaillé ; au moins deux références (personnes susceptibles d'être contactées) ; une lettre de motivation d'une page ; un résumé d'une page du mémoire de master ; les notes de Master 1 et 2 ou d'école d'ingénieur).

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