Introduction

Les fluides rhéoepaississant sont certainement un moyen de se divertir et d'entretenir notre curiosité, mais leurs propriétés se révèlent être importantes pour l'industrie (les équipements utilisent les spray ou l'encrassement des tuyaux) et l'armement. En effet lorsqu'on les intègre à des matériaux composites ils peuvent être contrôlés et exploités pour des applications exotiques comme des ski absorbants les choc, des protections pour les personnes âgées et les gilets pare-balles .

 Les origines du phenomene de rheoepaississement  ?

Ingénieurs et scientifiques des colloïdes ont lutté avec les problèmes scientifiques et pratiques des dispersions colloïdales rhéoépaississantes généralement composées de polymères condensés, de métaux ou d'oxydes en suspension dans un liquide pendant plus d'un siècle. Plus récemment,la communauté des physiciens a exploré ces matériaux fortement non linéaires dans le contexte du "jamming" et l'étude plus générale des colloïdes comme systèmes modèles pour la compréhension de la matière molle.

En raison de la grande taille des colloïdes et leur temps d'interaction par rapport aux systèmes atomiques et moléculaires, les dispersions colloïdales sont souvent bien adaptés pour la microscopie optique et les expériences de diffusion utilisant la lumière, les rayons X et les neutrons. Cela rend les dispersions, au delà de leur importance technologique intrinsèque, idéales pour explorer les modèles d'équilibres et des phénomènes  de "quasi-équilibre" en physique atomique et moléculaire .

Par exemple le comportement de phases et les mécanismes, dans laquelle les particules cessent de bouger collectivement lors de la transition vitreuse . Le modèle colloïdal se différencie du modèle atomique que pour les phénomènes hors équilibre.

En effet lors du phénomène de rhéoepaississement les écoulements des dispersions colloïdales peuvent être parmi les exemples les plus spectaculaires de différences entre les deux systèmes .

Que se passe t'il lorsque l'on applique une contrainte de cisaillement à un fluide rhéoépaississant ?

Voici en premier lieu une simulation du phénomène 

Lorsque le fluide rhéoépaississant n'est soumit à aucune contrainte de cisaillement, les milliards de colloïdes présents dans le liquide se mélangent aisément et de façon uniforme avec le fluide. En effet à l'état liquide (du fluide) les colloïdes possèdent une faible charge de surface moléculaire . Ainsi les colloïdes ne s'attirent pas entre eux et ne forment donc pas d'agrégats.

Mais lors d'un impact sur le fluide, il va y avoir un transfert d'énergie :

En effet, l'énergie cinétique résultant de la contrainte de cisaillement va permettre aux colloïdes présent dans le fluide de former un réseau cristallin : les colloïdes vont absorber l'énergie cinétique de l'impact ainsi elles vont s'attirer les une les autres en grande partie à cause des Forces de Van Der Wals . C'est pourquoi dans la zone d'impact on constate une telle augmentation de la viscosité du fluide qu'il a un comportement solide .

Il y a donc eu une sorte de transition de jamming.

Et au fur et à mesure de cette transition l'énergie cinétique est convertie en chaleur. Une fois l'énergie cinétique totalement dépensée, les réseaux formés par les particules se désagrègent et le fluide retourne l'état liquide .

 Ainsi il est très interessant de regarder ce schéma qui combine à la fois une courbe montrant l'évolution de la viscosité en fonction du taux de cisaillement (shear stress ) chez les fluides newtoniens ( equilibrium ) , les fluides rhéofluidifiants ( shear thinning ) et rhéoépaissisant ( shear thickening ) et un un dessin montrant ce qui se passe entre les colloïdes .