Plénières

Séances plénières du vendredi 7 juin 2019

Guillaume Legros, Maitre de conférence à l'Institut Jean Le Rond d'Alembert

Thème :

Contrôle de la production de particules de suie: application à la sécurité incendie des vols spatiaux habités

Résumé :

La production de particules de suie au sein des écoulements réactifs est une préoccupation majeure des enjeux environnementaux actuels. Ainsi l'Organisation Mondiale de la Santé qualifie-t-elle à présent de cancérigènes les émissions de telles particules par les moteurs Diesel. Dans un contexte plus connexe qu'on ne l'imagine a priori, le récent incendie du joyau parisien qu'est Notre Dame de Paris a à nouveau mis en vidence le besoin crucial de leviers permettant une meilleure matrise d'un grand feu. Nous verrons que le contrôle de la production de suie peut effectivement revétir des enjeux en terme de matrise d'incendie.

En l'absence de forces de flottabilité en particulier, les phénomènes radiatifs liés aux particules de suie peuvent contribuer significativement aux transferts thermiques et la production de ces particules peut alors peser sur la propagation d'une flamme d'incendie au sein d'un habitacle spatial. Partant de cette intuition, nous dévoilerons les résultats fournis par le banc expérimental pour vols paraboliques DIAMONDS (Detection of Ignition and Mitigation Onboard for Non-Damaged Spacecrafts) développé à d'Alembert pour l'étude de telles propagations en micropesanteur. Ces travaux s'insèrent dans les efforts actuels visant améliorer la sécurité-incendie des vols spatiaux longue durée, tel celui nécessaire à la mission vers Mars.

Régis Marchiano, Professeur à l'Institut Jean Le Rond d'Alembert

Thème :

Les vortex acoustiques, concept et applications

Résumé :

Une onde peut être caractérisée par son amplitude, sa phase et parfois sa polarisation. Il arrive qu'une de ces quantités devienne singulière. L'exemple le plus connu est celui des caustiques, qui sont des singularités d'amplitude (en optique les exemples sont nombreux : caustique de la tasse à café, arc-en-ciel, ...). Un autre type de singularité moins connu est la singularité de phase qui correspond à une onde dont la phase n'est pas définie en un ou plusieurs points de l'espace. En acoustique, ces singularités existent aussi : les vortex acoustiques sont un exemple de singularité de phase, ils sont caractérisés par un front d'onde hélicoïdal. La phase s'enroule alors autour de l'axe de propagation le long duquel elle n'est pas définie. Cette structure de phase s’accompagne d’un zéro d'amplitude le long de l'axe de propagation. Loin d’être une simple curiosité théorique, ce type d’ondes est de plus en plus étudié car il possède de nombreuses propriétés intéressantes pouvant être mises à profit dans des applications. La première partie de l’exposé sera consacrée à la présentation de ces ondes : leur structure et leurs principales propriétés (généricité, stabilité, conservation de la charge topologique, effet paramétrique, onde de choc azimuthal). Puis, dans une deuxième partie, trois applications récentes basées sur ces ondes seront présentées. D’abord, l’alignement sous-marin qui consiste à utiliser la singularité de phase comme un traceur spatial. Ensuite la manipulation 3D sans contact qui est basée sur le fait qu’un vortex acoustique exerce une force (grâce à l’effet de pression de radiation) avec un point d’équilibre stable. Enfin, la caractérisation de matériaux et la rhéologie qui peuvent tirer partie du couple qu’exerce un vortex acoustique lors de son interaction avec un objet

Arnaud Antkoviak, Professeur à l'Institut Jean Le Rond d'Alembert

Thème :

Fils et membranes hyper-étirables : fonctionnaliser des matériaux par la tension de surface

Résumé :

Les forces capillaires peuvent induire des déformations importantes sur les matériaux avoisinant, tout particulièrement s'ils sont fins et/ou mous. Ces effets de déformation capillaire sont généralement perçus comme préjudiciables car préludes à des déformations plastiques, de l'adhésion, de l'usure voire de la rupture. Pourtant les déformations élastiques induites par la tension de surface peuvent également être à la source de surprenantes fonctionnalisations de matériaux. Des exemples de telles fonctionnalisations peuvent être observés dans la Nature, avec par exemple le curieux comportement mixte solide-liquide de la soie de capture de l'araignée (Elettro et al., 2016) ou la déformabilité extrême des membranes cellulaires (Lam et al., 2009 ; Grandgeorge et al. 2018) – voir la figure. Dans cet exposé, je me focaliserai sur la mécanique très particulière de ces objets biologiques et je montrerai que leur réponse mécanique est ancrée dans une interaction entre tension de surface/adhesion et déformations élastiques au niveau de la microstructure. En s'inspirant librement de ces mécanismes, une route pour conférer à la fois une étirabilité extrême et une grande réversibilité à une large classe de matériaux sera présentée.

Haut Clichés obtenus par microscopie électronique montrant un macrophage J774. La première photo (A) présente le macrophage au repos. Les deux clichés suivants (B et C) montrent le macrophage gobant une bille de 30 µm recouverte d'anticorps. Tout au long de cet évènement, la membrane initialement corruguée se lisse à mesure que les réserves membranaires se déplient, permettant ainsi une extension de surface d'un facteur 5. Reproduit de Lam et al. (2009). Échelle: 10 μm.

Bas : Soie de capture de Néphile se bobinant spontanément au sein des gouttes de glu afin de former des réservoirs de fibre (Elettro et al., 2016).

References:

Elettro et al. (2016), "In-drop capillary spooling of spider capture thread inspires hybrid bers with mixed solid–liquid mechanical properties", Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 113 (22).

Lam et al. (2009) "Baseline mechanical characterization of J774 macrophages", Biophysical Journal 96 (1).

P. Grandgeorge et al. (2018), "Capillarity-induced folds fuel extreme shape changes in thin wicked membranes", Science, 360(6386)

Personnes connectées : 1