Séminaire d'Yves MEHEUST


 AHLeGall    25/11/2010 : 18:22
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vendredi 25 novembre 2010, à 11h, salle 50, bat.

vendredi 25 novembre 2010, à 11h, salle 50, bat. 11B, , campus de Beaulieu, IPR, Yves Méheust (Géosciences Rennes) donnera un séminaire sur le thème (Auto-)organisation micro- et mésoscopique des argiles smectite dans le cadre du 'Séminaire Matière Molle et Complexe' de l'Institut de Physique de Rennes (IPR) Contact : Yves Méheust (Université de Rennes 1) Résumé Les argiles sont traditionnellement définis en géologie comme étant les minéraux dont les grains sont les plus petits. Les grains des argiles smectites ont la double particularité d'être constitués de feuillets quasi 2D de dimensions submicrométriques et de posséder une charge négative structurelle sur l'essentiel de leur surface externe. Après avoir présenté rapidement les propriétés crystallographiques de deux argiles smectites synthétiques, la laponite et la fluorohectorite, et l'organisation microscopique qui en résulte, je décrirai succinctement les outils fondamentaux qui nous permettent de caractériser ces matériaux polycrystallins aux échelles submicrométriques: la diffusion des rayons X aux petits angles et leur diffraction aux grands angles. Puis je présenterai trois types de systèmes dans l'équelle l' (auto-)organisation micro- et/ou macro-scopique des grains d'argile donne lieu à des propriétés physiques intéressantes. Les suspensions salines de laponite sont bien connues pour leurs changements de phase en fonction de la concentration en sel et de la densité des grains (ou particules) d'argile. Dans certaines conditions on observe en particulier l'apparition spontanée de phase nématiques. Nous avons mis en évidence et étudié le même type de phénomènes dans des suspensions salines de fluorohectorite. Au contraire de la laponite, la fluorohectorite est polydisperse, de sorte qu'un échantillon à une concentration de sel donnée s'auto-organise en plusieurs phases superposées, sous l'effet de la ségrégation gravitaire et des interactions colloïdales. La diffusion des rayons X aux petits angles nous a permis d'en dresser le diagramme de phase. Une étude plus détaillée de l'interface isotrope-nématique, faisant appel à l'imagerie RMN, permet de mettre en évidence une organisation différente au voisinage immédiat de l'interface. Un autre type d'organisation mésoscopique des particules d'argile est observé lorsqu'on impose un champ électrique suffisament intense à une suspension de particules smectites dans un fluide peu conducteur, par exemple une huile silicone. Les particules se polarisent, s'orientent et se déplacent pour former des chaînes/colonnes parallèles au champ électrique. La rhéologie du milieu s'en trouve modifiée radicalement. Nous avons étudié ce phénomène d'électro-rhéologie dans sa globalité, c'est-à-dire à la fois l'organisation collective des particules à l'échelle microscopique et ses conséquences en termes de rhéologie. Pour finir je parlerai du transport d'humidité dans une fluorohectorite faiblement hydratée. Les grains peuvent absorber des molécules d'eau entre leurs feuillets, c'est ce qu'on appelle le gonflement. L'empilement moléculaire de l'eau intercalée de la sorte s'auto-organise en fonction de l'humidité ambiante au voisinage du grain. En mesurant finement, par diffraction des rayons X, la relation entre l'humidité et la longueur d'empilement des feuillets d'argiles, nous pouvons mesurer localement l'humidité dans la mésoporosité à partir de la diffraction des rayons X. Nous avons ainsi pu mesurer in situ l'évolution temporelle des profils d'humidité dans un échantillon soumis à un gradient d'humidité unidimensionnel. Le caractère anormal de la diffusion dans ce matériau multi-échelle n'est pas avéré. Références bibliographiques: ? H. Hemmen, L. R. Alme, J. O. Fossum, Y. Méheust (2010), Phys. Rev. E 82, 036315. ? D. M.Fonseca, Y. Méheust, J. O. Fossum, K. D. Knudsen, K. P. S. Parmar (2009), Phys Rev. E, 79, 021402. ? H. Hemmen, N. I. Ringdal, E. N. de Azevedo, M. Engelsberg, E. L. Hansen, Y. Méheust, J. O. Fossum, K. D. Knudsen (2009), Langmuir 25 (21), 12507-12515. ? K. P. S. Parmar, Y. Méheust, J. O. Fossum (2008), Langmuir 24, 1814-1822. ? Y. Méheust, K. Knudsen, J. O. Fossum (2006), J. Appl. Cryst. 39, 661-670. ? J. O. Fossum, Y. Méheust, K. P. S. Parmar, K. Knudsen, K. J. Måløy (2006), Europhys. Lett. 74(3), 438-444.