Vibration de bulles en armure non sphériques

Abstract

Les bulles en armures (des bulles couvertes par une monocouche de particules partiellement mouillantes) possèdent des propriétés fascinantes telles qu'une stabilité accrue vis à vis de leur dissolution ou leur capacité à conserver des formes non sphériques. Ces bulles peuvent être produites en masse par des techniques d'émulsification de volume ou par l'injection de bulles dans des suspensions de particules. Plus récemment, des techniques microfluidiques ont été développées pour fabriquer des bulles en armure calibrées avec des formes et des tailles contrôlées. En parallèle, beaucoup d'études ont été consacrées à la caractérisation des propriétés spécifiques de ces bulles, comme leur durée de vie, leur stabilité en présence de surfactant ou leur résistance à des surpression. De manière surprenante, beaucoup moins d'efforts ont été consacrée à l'étude des propriétés de vibration de ces bulles particulières alors que les bulles sont connues comme étant des oscillateurs exceptionnels avec des facteurs de qualité très importants. Récemment Poulichet et al. [1,2] ont étudié les propriétés de bulles en armures sphériques soumises à des ondes acoustiques. Ils ont montré qu'en faisant vibrer les bulles au dessus d'un certain seuil, il était possible de vaincre les forces de rétention capillaire et donc de disséminer dans le liquide les particules piégées à la surface de la bulle. Au cours de cette présentation, nous présenterons des résultats expérimentaux sur la réponse de bulles non sphériques soumises à des vibrations mécaniques (accélération périodique verticale) [3]. En outre, nous montrerons via un bilan énergétique que les bulles non sphériques constituent un état métastable et que les vibrations mécaniques permettent de fournir l'énergie d'activation nécessaire pour que les bulles retournent à leur état de plus faible énergie, à savoir une bulle en armure sphérique. Cette transition se fait via la dispersion des particules en excès dans le liquide. Les bulles en armure non sphériques ouvrent donc des perspectives pour disséminer de manière locale des particules avec une puissance d'excitation réduite. Ce principe pourrait être utilisé pour la dissémination de particules actives dans le corps pour la thérapie. [1] V. Poulichet and V. Garbin, Ultrafast desorption of colloidal particles from fluid interfaces, Proc. Nat. Ac. Sci., 112(19): 5932-5937 [2] V. Poulichet, A. Huerre and V. Garbin, Shape oscillations of particle-coated bubbles and directional particle expulsion, Soft Matter, 13: 125 (2016) [3] G. Prabhudesai, I. Bihi, F. Zoueshtiagh, J. Jose and M. Baudoin, Nonspherical armoured bubble vibration, arXiv:1701.05439 (2017)