Matière Molle sous Contrainte (MMC)

Nous concevons des matériaux modèles dont nous étudions la réponse mécanique, la plasticité et la rupture lorsqu’ils sont soumis à des sollicitations extrêmes.

Propriétés statiques de systèmes hors-équilibre

Nous élaborons des hydrogels dynamiques d’ADN capables de se réorganiser par des mécanismes associatifs d’échange de brins Cette stratégie confère aux matériaux une grande résilience et une adaptabilité structurelle inédite.

*Figure : Jonction de deux hydrogels dynamiques solides, plus de 40 °C en dessous de leur température de fusion, grâce à un mécanisme associatif d’échange de brins.*

Nous étudions la transition vitreuse colloïdale en microgravité grâce à des systèmes dont on peut moduler la fraction volumique en y introduisant des dispersions de polymères thermosensibles. D’une manière générale, l’introduction de polymères dans des systèmes colloïdaux nous permet d’y contrôler finement les interactions et de mieux comprendre leurs propriétés plus ou moins loin de l’équilibre.

Précurseurs de rupture et transition vers l’écoulement

Nous observons les réarrangements microscopiques qui précèdent la fracture des gels. Ces mesures révèlent des signatures dynamiques annonciatrices de la défaillance macroscopique.

*Figure : Dynamique local d’un biopolymère au cours du fluage, telle que révélée par l’amplitude des déplacements mesurés par diffusion de la lumière. Étiquettes : temps avant rupture.*

Nous caractérisons la transition entre l’état solide et fluide du point de vue rhéologique, dans les suspensions colloïdales. Cette transition est analysée en combinant mesures de rhéologie et de dynamique microscopique.

Figure : Diagramme d’état unifié pour la transition de fluidification. Pour des petites amplitudes de déformation, les systèmes mous, comme la mayonnaise et le dentifrice, présentent une dynamique de type solide (points bleu) avec une faible fluidité. Au fur et à mesure que l’amplitude de déformation augmente, les systèmes mous subissent la transition de fluidification (points gris), caractérisée par la coexistence de deux types de dynamique (solide et fluide), et ils sont finalement fluidisés à des très grandes déformations où la dynamique microscopique est celle d’un liquide (Copyright © 2023, les auteurs sous licence exclusive de Springer Nature Limited).

Enfin, nous étudions la manière dont les contraintes mécaniques modérées modifient la dynamique interne du mucus. Nos observations mettent en évidence un mécanisme de fluidification réversible lié à la rupture de liaisons faibles.

Systèmes viscoélastiques sous déformations extrêmes

Nous étudions la déformation de gouttes après leur impact en relation avec les propriétés viscoélastiques des fluides qui les constituent. La comparaison entre les déformations après impact sur une surface solide et sur une surface d’azote liquide ont permis de déterminer les contributions relatives des différents modes d’écoulement à la dissipation.

*Nappes de différentes viscosités vues de dessus*

*Reconstruction de la section transverse du bourrelet*

Mécanismes de traversée d’interface pour l’encapsulation

Nous étudions les mécanismes de traversée d’une interface liquide-liquide par une goutte en combinant des approches numérique et expérimentale, impliquant la conception d’un dispositif expérimental original pour l’observation du passage à très grande inertie (1000g).