Émulsions adhésives et non adhésives : Stabilité et propriétés des

´
Emulsions adh´esives et non adh´esives : Stabilit´e et
propri´et´es des interfaces ´etudi´ees par la microfluidique
Abdou Rachid Thiam
To cite this version:
Abdou Rachid Thiam. ´ Emulsions adh´esives et non adh´esives : Stabilit´e et propri´et´es des
interfaces ´etudi´ees par la microfluidique. Chimie analytique. Universit´e Pierre et Marie Curie
- Paris VI, 2010. Fran¸cais. <pastel-00554855>
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Submitted on 11 Jan 2011
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Thèse de Doctorat de l’Université Paris VI
École doctorale de Chimie Physique et Chimie Analytique de
Paris-Centre
Présentée Par
Abdou Rachid THIAM
Pour obtenir le grade de DOCTEUR
ÉMULSIONS ADHÉSIVES ET NON
ADHÉSIVES : STABILITÉ ET PROPRIÉTÉS
DES INTERFACES ÉTUDIÉES PAR LA
MICROFLUIDIQUE
—————– O —————–
Soutenue le 15 Septembre 2010
Devant le jury formé par :
Mme V.CABUIL Présidente
Mme D.LANGEVIN Rapporteur
Mme E.CHARLAIX Rapporteur
Mr P.POULIN Examinateur
Mr B.CABANE Examinateur
Mr J.BIBETTE Directeur de Thèse

Dans ce préambule, je souhaite adresser mes remerciements aux personnes qui m’ont aidé et soutenu
pendant ces années de thèse que j’ai passées au Laboratoire de Colloïdes et Matériaux Divisés.
Tout d’abord, je souhaite remercier chaleureusement Monsieur Jérôme Bibette qui m’a accueilli dans
son laboratoire et qui m’a supervisé pendant cette thèse. Je le remercie pour la confiance qu’il m’a
accordée, son approche pragmatique des problèmes qui m’a inspiré tout ce temps et pour m’avoir mis à
l’aise au sein de son laboratoire.
Je souhaite remercier également Nicolas Bremond avec qui j’ai beaucoup travaillé toutes ces années.
Monsieur Jean Baudry m’a beaucoup soutenu par ses conseils sur les plans scientifiques, humains et
professionnels. Je remercie sincèrement Enric Santanach pour tous ses encouragements et sa serviabilité.
Je remercie les membres du jury pour avoir accepté de juger ce travail : Mme Langevin, Mme Cabuil,
Mme Charlaix, Mr Cabane et Mr Poulin. Je remercie également toutes les personnes avec qui j’ai pu
entretenir des discussions intéressantes m’ayant permis de mieux orienter mes réflexions scientifiques et
mes choix expérimentaux : Messieurs Bernard Cabane, Paul Chaikin, David Weitz, Philipe Poulin, Mike
Cates, Andrew Grifith, David Pine.
Merci à tous mes collègues du LCMD : Laurent Boitard, Jean Daniel Emerard, Damien Demoulin,
Audrey Royère, Leslie, Denis, Florence, Isabelle, Lise, Donatien, Aurore, Fernando, Wang, Quiao et enfin
Geneviève. Je remercie beaucoup Fabien Bertholle et Julie George.
J’adresse mes sincères remerciements à Saliou Dieng qui m’a beaucoup inspiré dans mon parcours et
je ziar tous mes serignes de Fathoul Ghafar qui m’ont aidé à garder une motivation croissante tout au
long de cette thèse.
Pour terminer, j’aimerais remercier les personnes qui ont toujours cru en moi et qui m’ont aidé
durant ce parcours. Je commence par mes parents Mame Mbacké et Mame Segn Thiam que je ne
pourrais suffisamment remercier. Je remercie du fond du coeur segn Bamba, segn Dimé, segn Cheikh,
Ami, Yama, tata Fatou, Mamy, Aida, Ely, Fatou et Absa. Je remercie toute ma belle famille qui m’a
également soutenu.
Je remercie ma femme Thioro Seck et nos deux enfants Khadim et Amar qui ont constitué une source
de motivation permanente.
J’adresse mes sincères remerciements à Ahmadou Lamine Thiam pour ses encouragements et ses
conseils. Cette thèse est également la sienne.

Table des matières
I Introduction 1
II Évolution des émulsions 7
1 Concepts généraux sur les émulsions 11
1.1 Destruction ....................................... 11
1.2 Stabilisation des émulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 Tensiondesurface ................................... 12
1.4 La CMC ........................................ 13
2 Déstabilisation hydrodynamique d’une émulsion 15
2.1 Introduction....................................... 15
2.2 Description de la coalescence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Drainage d’un film interstitiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.1 Cinétique du drainage d’un film . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.2 Pressiondanslefilm.............................. 19
3 Électrocoalescence 21
3.1 Un conducteur dans un champ électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Bilandescontraintes.................................. 22
3.2.1 Goutte stable Be < Bec............................ 23
3.2.2 Goutte instable Be > Bec........................... 25
3.2.3 Déstabilisation prématurée ou retardée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3 Interaction entre deux conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3.1 Description ................................... 27
3.3.2 Critère de déstabilisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.3.3 Diagrammedephase.............................. 28
4 Émulsions adhésives 31
4.1 Organisation des tensioactifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
4.2 Formation de bicouches lamellaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.3 Étudethermodynamique................................ 33
4.3.1 Équilibre mécanique du film . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
4.3.2 Énergied’adhésion............................... 34
4.4 Angle de contact et tension de surface γm0...................... 37
5 Les membranes biologiques 39
5.1 LesPhospholipides................................... 39
5.2 Fluidité ......................................... 40
5.3 Transitionsdephase .................................. 40
5.3.1 Transitionfluide-gel .............................. 41
5.3.2 Influence de la conformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.3.3 Mesure de la transition : Balance de Langmuir . . . . . . . . . . . . . . . 42
6 Perméabilité des membranes 45
6.1 Stabilitédebicouches ................................. 46
6.1.1 Préambule.................................... 46
6.1.2 Équilibre des potentiels chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.1.3 Énergie de nucléation de trou . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.1.4 Rupture de la membrane : C < Ce...................... 47
6.2 Perméabilité passive : exemple du déséquilibre osmotique . . . . . . . . . . . . . 49
6.2.1 Miseenévidence................................ 49
6.2.2 Définition de la perméabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
6.2.3 Détermination expérimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51