Des peintures aux produits alimentaires, l’évaporation des solvants est omniprésente et a un impact critique sur les propriétés rhéologiques des fluides et des matériaux viscoélastiques. Dans ces deux cas, l’évaporation du solvant entraîne une modification du volume de l’échantillon, ce qui rend toute mesure rhéologique particulièrement difficile avec les géométries de cisaillement traditionnelles. En 2017, une équipe du CRPP a proposé de suivre de manière résolue dans le temps les propriétés rhéologiques d’un échantillon subissant une évaporation lente dans une géométrie à plaques parallèles en utilisant un protocole à force normale nulle contrôlée (ZNF) 1. L’évaporation lente du solvant de l’échantillon conduit à une diminution de la force normale, compensée à tout moment par une diminution de la hauteur entre les plaques, l’échantillon de moindre volume maintenant ainsi une zone de contact constante avec les plaques. En collaboration avec des équipes du MIT et de l’Université de Lyon, la méthode a été validée sous cisaillement oscillatoire ou continu en surveillant avec précision la viscosité des mélanges eau-glycérol après une diminution relative de volume pouvant atteindre 70%. Le protocole ZNF appliqué au séchage de dispersions de nanoparticules de silice a aussi permis de suivre en temps réel l’évolution des propriétés viscoélastiques de la suspension et la transition vitreuse induite par évaporation. Ces travaux montrent que le protocole à force normale nulle contrôlée autorise une caractérisation rhéologique résolue dans le temps des systèmes viscoélastiques subissant de lentes variations de volume.
1 B. Mao, A. Bouchaudy, J.-B. Salmon, T. Divoux, and P. Snabre. “Time-resolved rheological monitoring of viscoelastic materials under slow drying” in 11th Annual European Rheology Conference, Copenhagen, Denmark (KU Leuven, Leuven, 2017).
Auteurs
P. Lehericey (MIT USA), P. Snabre (CRPP CNRS), A. Delots (MIT USA), N. Holten-andersen (MIT USA), T. Divoux (ENS Lyon CNRS).
CONTACT CHERCHEUR
Figure : Dispositif expérimental de suivi rhéologique en temps réel et sous force normale nulle contrôlée du séchage lent des fluides et des dispersions (a). Évolution sous cisaillement oscillatoire ou continu de la viscosité η ou η’ des mélanges eau-glycérol avec la fraction massique wgly en glycérol lors de l’évaporation lente du solvant (b).
Article paru dans Journal of Rheology 65, 427 (2021)