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Séminaire de Mécanique d'Orsay

Le Jeudi 16 janvier à 14h00 - Salle de conférences du FAST

L'effet « tache de café » dans un milieu poreux : Etude RMN de la répartition de Ludox (nanoparticules de silice)

E. Keita, P. Faure, S. Rodts, D.A. Weitz et P. Coussot
Laboratoire Navier (École des Ponts, IFSTTAR, CNRS)

Le séchage d'un milieu poreux initialement saturé par une suspension colloïdale joue un rôle important dans de nombreux processus industriels ou naturels ; par exemple lors du transport de polluants dans les sols ou du colmatage des pores des matériaux de construction. L'expérience sur un cylindre de billes compactées rempli de café permet de mettre en évidence le phénomène. A la fin du séchage, on observe un gradient de couleur en direction de la surface ainsi qu'une région blanche sans aucune particule au fond de l'échantillon. Ceci suggère que les particules ont été transportées vers la surface, un effet proche de la tache de café [R.D. Deegan et al., Nature , 389 , 827, 1997]. Pour mieux comprendre, nous effectuons la même expérience sur un système modèle (séparation d'échelle : billes de verre + nanoparticules monodisperses de silice, ludox HS40) avec une technique IRM nouvelle permettant de mesurer à la fois les distributions de liquide et de nanoparticules dans le milieu poreux non saturé. Nous observons la remontée des particules vers la surface libre (phénomène identique au café), alors que l'eau semble distribuée de façon homogène quand la saturation décroît. La vitesse de séchage diminue lorsque la zone de compaction des nanoparticules augmente. Nous proposons un modèle simple prédisant la vitesse de séchage ainsi que la répartition finale des nanoparticules, en bonne accord avec les mesures ; ce qui valide notre compréhension des mécanismes physiques.