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Accueil du site > Recherche > Projets > Thème Fluides & Matériaux Complexes > Électrophorèse dans les suspensions

Électrophorèse dans les suspensions

- Porteur : Peters François

- Collaborateurs LPMC : Lemaire Élisabeth, Lobry Laurent

- Collaborateurs extérieurs : Perez Alberto T., Montoya C. (Departamento de Electromagnetismo y Electronica, Université de Séville)

- Plateformes technologiques : Centre de micro & nanorhéométrie

- Description :

L’électrophorèse est la mise en mouvement de particules colloïdales chargées en suspension sous l’action d’un champ électrique extérieur. Il s’agit d’un phénomène bien compris pour des suspensions très diluées, même si une modélisation fine de la surface des particules est requise, essentiellement du point de vue électrochimique. En revanche, dans le cas de suspensions concentrées, le champ électrique met en mouvement des particules en interaction électrique et hydrodynamique ; et ce d’autant plus que la double-couche de charges électriques diffuse est épaisse autour des particules. Dans ce cas, la dépendance de la mobilité électrophorétique vis-à-vis de la concentration de particules, de leur charge, des caractéristiques (permittivité, conductivité...) du solvant... est un problème encore partiellement incompris. D’autre part, la mesure optique de la mobilité (microélectrophorèse, diffusion dynamique de la lumière), routinière dans le cas de suspensions diluées, est rendue difficile pour des concentrations telles que le milieu devient opaque à cause de la diffusion multiple.

Nous avons réalisé des mesures de mobilité électrophorétique par diffusion de lumière hétérodyne dans des suspensions de particules de silice de diamètre environ 80 nm dans un mélange de toluène (70%) et d’éthanol (30%) jusqu’à des fractions volumiques, \phi, de 5.4%. Ce mélange de deux liquides a été choisi de façon à adapter l’indice optique des particules et du liquide suspendant, afin de limiter la diffusion multiple de la lumière.

Nous avons pu mettre en évidence une forte dépendance de la mobilité électrophorétique vis à vis de la fraction volumique solide \mu_E=\mu_0(1+S\phi), avec S= 8, ainsi qu’une forte polydispersité de la mobilité (environ 0.6\mu_S). Cette dernière propriété a été rarement étudiée, alors même qu’elle est susceptible de donner des informations sur les mécanismes à l’origine du coefficient S.

Compte tenu de l’épaisseur importante de la double-couche électrique (de l’ordre de 2 fois le rayon des particules) due à la faible polarité du liquide suspendant, nos résultats sont en bon accord avec les modèles qui attribuent la dispersion électrophorétique aux interactions électriques et hydrodynamiques dues au recouvrement des doubles couches.

Ce projet est maintenant bien avancé, et ne fait plus partie des thèmes prioritaires de notre équipe. Toutefois, nous souhaitons le compléter en augmentant encore la fraction volumique de particules afin d’accroître l’influence des interactions et en travaillant à un meilleur contrôle des propriétés physico-chimiques de surface.

Mots-clés

Fluides & Matériaux Complexes, Rhéologie des Suspensions