Fragmentation des émulsions dans un écoulement de cisaillement simple

Lorsqu'une emulsion est cisaillee, ses gouttes se deforment et si l'intensite du cisaillement applique est suffisante, elles se fragmentent en plusieurs gouttelettes. Le travail experimental presente dans ce memoire est focalise sur la fragmentation des emulsions dans un ecoulement de cisaillement simple. Les influences des parametres physico-chimiques suivants sont determinees et analysees : temps de cisaillement, nombre capillaire, histoire de l'ecoulement, polydispersite de l'emulsion, gradient de cisaillement, contrainte visqueuse, rapport des viscosites des phases interne et externe et equation rheologique d'etat de l'emulsion. Ces differentes etudes mettent en evidence que la fragmentation d'une emulsion polydisperse conduit quasi instantanement a une emulsion calibree lorsque le cisaillement impose est intense et la taille initiale des gouttes tres grande devant la taille finale. Le scenario de fragmentation mis en jeu est le suivant : les gouttes de l'emulsion initiale se deforment de facon a atteindre des filaments de meme rayon. Lorsque ce rayon critique est atteint, les filaments se fragmentent en un grand nombre de petites gouttelettes de meme taille (typiquement en une centaine de gouttelettes) par le developpement d'une meme instabilite capillaire. Lorsque l'intensite du cisaillement applique est plus faible ou lorsque la taille initiale des gouttes est proche de la taille finale, les gouttes cassent en un petit nombre de gouttelettes (typiquement en 3 gouttelettes). La fragmentation est lente dans ce cas. On a mis en evidence l'existence d'un temps caracteristique de fragmentation tres grand devant la seconde. On pense qu'il resulte de la competition entre la deformation des gouttes et leur retraction. Quelle que soit la cinetique de fragmentation, la taille finale des gouttes est independante de la polydispersite initiale, de l'histoire de l'ecoulement et de l'equation rheologique d'etat de l'emulsion. Elle ne depend essentiellement que de la contrainte visqueuse mise en jeu. Les experiences revelent par ailleurs que pour fragmenter une emulsion, il suffit d'imposer une contrainte visqueuse qui est dix fois plus faible que la pression de laplace des gouttes. Toutefois, l'origine microscopique de cette loi generale demeure obscure.