• GROSSIER Romain
• PhD Student
• RAPSODEE
• UMR-CNRS 2392

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• Ultrasons et cristallisation
• Ségrégation d'espèces par une bulle
• PLIF sur bulle unique
• Interférences autour de la bulle?

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La cavitation acoustique décrit l'apparition d'une population de bulles de gaz sous l'influence d'une onde acoustique. Sous certaines conditions, certaines bulles implosent, engendrant des températures et pressions très élevées dans la bulle, des chocs sphériques divergents dans son voisinage proche, et des jets liquides au voisinage des parois solides. Ces conditions extrêmes sont responsables d'un grand nombre d'effets physico-chimiques: réactions chimiques accélérées ou inusuelles, émulsification, désagglomération, érosion, cristallisation/précipitation...

A l'échelle du laboratoire, les effets positifs voire drastiques des ultrasons ont été souvent reportés. Cependant, l'extension des systèmes ultrasonores à l'échelle industrielle reste limitée car une expérience de cavitation met en jeu des milliards de bulles dont la distribution de taille et la concentration varie d'un point à un autre du réacteur. La population de bulles s'auto-organise dans le volume du liquide selon des phénomènes complexes et sa répartition est couplée avec celle de l'onde acoustique, dont la répartition dans le réacteur est elle même inconnue. Les méthodes de mesure tant du champ acoustique que de la taille des bulles restent limitées et par ailleurs, les modèles existants sont souvent semi-empiriques et difficilement extrapolables. De plus la présence d'une grande quantité de bulles ne permet pas d'appréhender les phénomènes microscopiques mis en jeu. Seuls des effets macroscopiques sont observables.

On voit donc deux approches parallèles : développer des outils de prédiction du champ acoustique et de la population de bulles; diminuer la complexité expérimentale pour étudier les phénomènes microscopiques, axe dans lequel s'inscrit mon sujet de thèse et l'expérience que nous mettons au point.

Jusqu'ici, seule l'approche macroscopique du phénomène de cristallisation sous ultrasons a été réalisée. Ce que l'on constate, c'est que l'emploi d'ultrasons crée des conditions de cristallisations similaires à celle que l'on aurait pour de plus grandes sursaturations. C'est en fait particulièrement vrai dans le cas de solutions faiblement sursaturées. La page traitant des effets des ultrasons sur la cristallisation est destinée à préciser cet effet.

Pour le moment, la théorie fait preuve de lacunes pour tenter d'expliquer l'effet des ultrasons sur la cristallisation. Par exemple, du point de vue de la thermodynamique, la solution est considérée comme homogène, alors qu'elle contient des milliards de bulles par mètre cube! Qui plus est, elles oscillent. Il nous semble qu'une approche microscopique du phénomène pourrait nous éclairer. Pour cela, nous avons émis une hypothèse concernant la plus petite échelle du phénomène: une bulle unique. Nous pensons que, de par sa remarquable dynamique, elle serait à même de ségréger les espèces se trouvant dans son proche environnement.

Une petite expérience à mener dans la cuisine, afin d'appréhender un des paramètres intervenants dans les processus de cristallisation: le temps de nucléation ou le temps d'induction. Allez voir la page concernant le sel de vos pates.