Nano-physique des fluides aux interfaces

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Présentation

Notre activité de recherche est centrée sur l’étude des propriétés hydrodynamiques à l’échelle nanométrique des fluides confinés en utilisant un microscope de force atomique.

Cette thématique se trouve à la pointe des recherches actuelles en nano-fluidique où les problèmes de confinements et les interactions  fluides-interfaces sont importantes.

Plusieurs facteurs influencent la Rhéologie d’un fluide proche d’une paroi, comme la rugosité de l’interface, la nature chimique de la surface et la présence des impuretés.

Le degré de confinement joue un rôle important, les liquides simples peuvent se structurer en couches pour des distances entre parois très petites et leurs viscosités peuvent être complètement différentes de celles mesurées en volume. Même les  polymères en solutions peuvent changer de viscosité sous un écoulement confiné.

 

Membres Thematique NAFI

Les membres de la thématique NAFI

La thématique est composée de:

Thèmes de recherches

  • Structuration en monocouche et viscosité d’un liquide nano-confiné.
  • Hydrodynamique à l’échelle nanométrique : glissement de l’eau sur des surfaces solides.
  • Réponse rhéologique de solutions de polymères dans un écoulement confinée.
  • Réponse viscoélastique des  interfaces liquide-air et liquide-liquide.
  • Etude de l’écoulement de l’air nano-confiné : Glissement, Transpiration thermique et Force de Knudsen.

Results:

Visco-elastic drag forces and crossover from no-slip to slip boundary conditions for flow near air-water interfaces:

The “free” water surface is generally prone to contamination with surface impurities be they surfactants, particles or other surface active agents. The presence of such impurities can modify flow boundary near such interfaces in a drastic manner. Here we show that vibrating a small sphere mounted on an AFM cantilever near a gas bubble immersed in water, is an excellent probe of surface contamination. Both viscous and elastic forces are exerted by an air-water interface on the vibrating sphere even when very low doses of contaminants are present. The viscous drag forces show a cross-over from no-slip to slip boundary conditions while the elastic forces show a nontrivial variation as the vibration frequency changes. We provide a simple model to rationalize these results and propose a simple way of evaluating the concentration of such surface impurities.http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.084501

    

Visco-capillary response of gas bubbles probed by thermal noise atomic force measurement: Thermal noise measurements of a vibrating sphere close to micro-sized air bubbles in water with an atomic force microscope. The sphere was glued at the end of a cantilever with a resonance frequency of few kHz. The sub-Angstrom thermal motion of the micro-sphere reveals an elasto-hydrodynamic coupling between the sphere and the air-bubble. The results are in perfect agreement with a model incorporating macroscopic capillarity and fluid flow on the bubble surface with full slip boundary conditions.http://dx.doi.org/10.1021/acs.langmuir.7b03857

 

 

 

Recent Publications

 

  • Abdelhamid Maali, Rodolphe Boisgard, Hamza Chraibi, Zaicheng Zhang, Hamid Kellay, et al..
    Visco-elastic drag forces and crossover from no-slip to slip boundary conditions for flow near air-water interfaces.
    Physical Review Letters, American Physical Society, 2017, 118 (8), pp.084501.
    Doi. Hal
  • Yuliang Wang, Binglin Zeng, Hadush Tedros Alem, Zaicheng Zhang, Elisabeth Charlaix, Abdelhamid Maali.
    Visco-capillary response of gas bubbles probed by thermal noise atomic force measurement.
    Langmuir, American Chemical Society, 2017, in press
    Doi. Hal
  • Abdelhamid Maali, Stéphane Colin, Bharat Bhushan.
    Slip length measurement of gas flow.
    Nanotechnology, Institute of Physics, 2016, 27 (37), pp.374004 (1-12).
    Doi. Hal
  • Abdelhamid Maali, Rodolphe Boisgard.
    Precise damping and stiffness extraction in acoustic driven cantilever in liquid.
    Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, 2013, 114 (14), pp.144302 (1-5).
    Doi. Hal
  • Ahmad Darwiche, François Ingremeau, Yacine Amarouchene, Abdelhamid Maali, Isabelle Dufour, et al.
    Rheology of polymer solutions using colloidal-probe atomic force microscopy.
    Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, American Physical Society, 2013, 87 (6), 062601 (10p.).
    Doi. Hal
  • Abdelhamid Maali, Bharat Bhushan.
    Nanobubbles and their role in slip and drag.
    Journal of Physics: Condensed Matter, IOP Publishing, 2013, 25 (18), pp.184003 (1-12).
    Doi. Hal
  • Yunlu Pan, Bharat Bhushan, Abdelhamid Maali.
    Slip Length Measurement of Confined Air Flow on Three Smooth Surfaces.
    Langmuir, American Chemical Society, 2013, 29 (13), pp.4298-4302.
    Doi. Hal
  • Abdelhamid Maali, Y. Pan, Bharat Bhushan, E. Charlaix.
    Hydrodynamic drag-force measurement and slip length on microstructured surfaces.
    Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, American Physical Society, 2012, 85 (6), pp.066310.
    Doi. Hal
  • Isabelle Dufour, Abdelhamid Maali, Yacine Amarouchene, Cédric Ayela, Benjamin Caillard, et al..
    The Microcantilever: a Versatile Tool for Measuring the Rheological Properties of Complex Fluids.
    Journal of sensors, 2012, 2012, 719898 (9 p.).
    Doi. Hal
  • Abdelhamid Maali, Bharat Bhushan.
    Measurement of Slip Length on Superhydrophobic Surfaces.
    Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Royal Society, The, 2012, 370 (1967), pp.2304-2320.
    Doi. Hal
  • Anastase Hakizimana, Abdelhamid Maali, Touria Cohen-Bouhacina.
    Structuration et nanorhéologie d’un liquide confiné: étude par AFM dynamique..
    Rwanda Journal, 2011, 20 (1), pp.51-66.
    Hal