Interfaces in motion in elementary liquid foams
Mouvements aux interfaces de mousses liquides élémentaires
Résumé
Models aiming to predict the mechanical and rheological properties of liquid foams are still under development. A relevant local scale to tackle this issue from a hydrodynamic perspective is the elementary liquid foam: a few foam films connected by one or two menisci. This work focuses on flows in such systems, specifically on movements within the planes of their foam films. It comprises three main contributions.
The first focuses on the individual elastic behaviour of films under stretching. We extended a known model to a broader and more common chemical range and were able to measure the effective elastic moduli of our solutions.
The second highlights and quantifies a line tension of purely capillary origin within the plane of a foam film with heterogeneous thickness. By modelling the relaxation movements within the plane of the foam film, we validate this novel measurement through a quantitative agreement with the observed dynamics.
Finally, the third contribution addresses surfactant exchanges between foam films when the elementary foam undergoes mechanical constraint. The main result of this part, and of this thesis, is that the meniscus separating the films does not play any role in this exchange. This is crucial information to close an existing theoretical model aiming to predict the effective viscosity of liquid foams.
Les modèles physiques visant à prédire les propriétés mécaniques et rhéologiques des mousses liquides sont encore en développement. Une échelle locale pertinente pour attaquer ce problème du point de vue hydrodynamique est la mousse liquide élémentaire : quelques films de savon reliés entre eux par un ou deux ménisques. Ces travaux portent sur les écoulements dans de tels systèmes, plus précisément sur les mouvements dans les plans de ses différents films de savon. Il comporte essentiellement trois contributions.
La première porte sur le comportement élastique individuel des films sous étirement. Nous avons étendu un modèle connu à une gamme de chimie plus large et plus commune, et avons pu mesurer les modules élastiques effectifs de nos solutions.
La seconde porte sur la mise en évidence et la quantification d'une tension de ligne d’origine purement capillaire dans le plan d'un film de savon d'épaisseur hétérogène. En modélisant les mouvements de relaxation dans le plan du film de savon, nous validons cette mesure inédite par un accord quantitatif avec la dynamique observée.
Enfin, la troisième contribution porte sur les échanges de surfactants entre films de savon voisins lorsque la mousse élémentaire est soumise à une contrainte mécanique. Le résultat principal de cette partie, et de cette thèse, est que le ménisque séparant les films n'intervient pas dans cet échange. Ceci est une information importante qui permet de fermer un modèle théorique préexistant qui vise à prédire la viscosité effective des mousses liquides.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)