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Comment déplacer et déformer des gouttes avec des ultrasons ?

Philippe Brunet

à 11h en salle C. Brot

Les ondes acoustiques ultrasonores de fréquence au delà du MHz ont la propriété d’induire un écoulement au sein d’un fluide comme conséquence de la dissipation visqueuse, ce qui peut être très intéressant pour réaliser des opérations en microfluidique tels que le micro-mélange ou la centrifugation. La manipulation d’une goutte sur un substrat soumise à des ondes acoustiques de surface (SAW) est l’une des géométries prometteuses. Les ondes de Rayleigh entrent dans la goutte et entraînent une dynamique issue d’un couplage non trivial entre acoustique et hydrodynamique : écoulement interne, déplacement de la goutte dans le sens de l’onde, oscillations de la surface libre et atomisation du fluide. Nous avons mené des expériences et des simulations numériques qui visent à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents. Nous avons contrôlé différents paramètres importants tels la fréquence et la puissance de l’onde acoustique, la viscosité du liquide, le volume de la goutte, … pour en mesurer les effets sur la dynamique. La conclusion de cette étude est que la dynamique résulte vraisemblablement de l’action couplée du streaming acoustique et de la pression de radiation s’exerçant à l’interface liquide/air.

[1] J.R. Friend and L. Yeo, Microscale acoustofluidics : microfluidics driven via acoustics and ultrasonics, Rev. Mod. Phys. 83, 647-695 (2011).

[2] P. Brunet, M. Baudoin, O. Bou Matar and F. Zoueshtiagh, Droplet displacements and oscillations induced by ultrasonic surface acoustic waves : A quantitative study, Phys. Rev. E. 81, 036315 (2010).

[3] M. Baudoin, P. Brunet, E. Herth and O. Bou Matar, Low power sessile droplets actuation via modulated surface acoustic waves, Appl. Phys. Lett. 100, 154102 (2012).

Mots-clés

Fluides & Matériaux Complexes