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Pour de nombreux systèmes complexes (suspensions de particules colloïdales, systèmes de polymères, émulsions, …) la caractérisation des couplages écoulement structure permet d’apporter une compréhension des mécanismes qui gouvernent leur comportement rhéologique. Dans le but de pouvoir caractériser ces couplages, des techniques de diffusion de rayonnements in-situ, peuvent être mises en œuvre dans des cellules d’écoulement adaptées.

La diffusion de rayonnement est une technique qui consiste à envoyer un rayon (X, Neutron, laser) d’une longueur d’onde λ sur un échantillon, qui est réémis par chaque centre diffuseur de la matière (Fig. 1a). On récupère alors l’pintensité diffusée sur la surface d’un détecteur. Par la possibilité de modifier la longueur d’onde du rayonnement incident, les techniques de diffusion autorisent une caractérisation des structures sur un large domaine d’échelles de longueurs du nanomètre à quelques micromètres. L’analyse de l’intensité diffusée collectée, permet de caractériser les hétérogénéités de répartition de la matière distribuée dans le volume de l’échantillon. C’est en définissant cette distribution d’hétérogénéités dans l’échantillon que la structure du système étudié peut être révélée. Combinées à des cellules d’écoulement adaptées (fig. 1a) les techniques de diffusion permettent d’accéder à plusieurs paramètres structuraux (rayons de giration, dimension fractale, paramètres d’ordre, facteurs de structure) ainsi qu’à leurs évolutions temporelles. En conséquence elles donnent accès à l’agencement des objets entre eux, leur répartition et l’homogénéité ou l’hétérogénéité de leur distribution dans l’espace, ainsi qu’à leurs orientations mutuelles. [1-4].

Sur la figure 1b est présenté un exemple de résultat obtenu sur une dispersion d’argile de Laponite soumise à un cisaillement dans une cellule d’écoulement en géométrie plan-plan autorisant simultanément l’observation par diffusion de lumière statique au moyen d’un laser de longueur d’onde de 6328 Å.

L’évolution de la contrainte de cisaillement au cours du temps est corrélée à une évolution des spectres de diffusion recueillies sur le détecteur. La répartition de l’intensité diffusée dans ces spectres permet de mettre en évidence une désagrégation de la structure qui conduit à la formation de rouleaux d’agrégats de la taille du micron qui s’orientent perpendiculairement à la vitesse d’écoulement, ce qui entraîne un abaissement de la résistance à l'écoulement. L’interprétation de ce couplage écoulement – structure permet d’apporter des informations sur l’origine du comportement rhéofluidifiant de ces suspensions (Fig. 1b) [5-6].