Note publique d'information : Les molécules tensioactives telles que celles d'AOT ont des propriétés amphiphiles
qui conduisent à la formation d'agrégats moléculaires lorsqu'elles sont mélangées
à des solvants polaires et apolaires comme l'eau et l'iso-octane. La taille et la
forme des agrégats formés dépendent des concentrations relatives de chacun des constituants
du mélange ternaire. Pour le système AOT/eau/isooctane considéré dans cette étude,
des expériences de diffusion de rayon X ont ainsi montré que la formation de micelles
inverses est favorisée dans les mélanges riches en iso-octane tandis que les phases
mésomorphes cristallines de type hexagonale ou lamellaire sont favorisées lorsque
la quantité d'iso-octane du mélange diminue. En fonction de la quantité d'eau du mélange,
ces dernières présentent différentes concentrations de défauts topologiques. Dans
les travaux présentés dans ce manuscrit nous étudions les propriétés d'écoulement
de ces matériaux hétérogènes à l'échelle micro-, et macroscopiques.Lorsqu'ils sont
cisaillés, les cristaux liquides lyotropes présentent des propriétés d'écoulement
variées allant du comportement newtonien à des comportements viscoélastiques non linéaires
dépendant du temps et de 'l'histoire' de l'échantillon considéré.Nos travaux liminaires
en rhéométrie transitoire contrôlée soit en vitesse soit en contrainte montrent un
régime d'écoulement transitoire complexe et inhabituellement long dépendant de la
déformation subit par l'échantillon. Dans les deux cas un régime d'écoulement permanent
est atteint après une transition rhéopectique (ie. une augmentation de la viscosité
_a cisaillement constant). Les propriétés structurelles du matériau sont étudiées
au moyen de techniques de visualisation de textures biréfringentes, de diffusion des
rayons X aux grands angles et de microscopie électronique en transmission. Les deux
dernières techniques montrent à l'échelle nanoscopique une transformation sous cisaillement
des structures initialement lamellaires planes en vésicules lamellaires de type 'oignons'.
Cette transition à l'échelle nanoscopique s'accompagne d'une réorganisation des défauts
topologiques à l'échelle microscopique mise en évidence lors de l'observation des
textures biréfringentes. Nous montrons que ces transitions aux échelles nanoscopiques
et microscopiques sont à l'origine de la transition rhéopectique observée en rhéométrie.Enfin,
les propriétés viscoélastiques, de seuil d'écoulement et de vieillissement de la phase
vésiculaire induite sous cisaillement sont déterminées à l'aide d'une procédure expérimentale
permettant de contrôler l'histoire de l'échantillon.
Note publique d'information : Surfactant molecules such as AOT have amphiphilic properties which result in the formation
of molecular aggregates when mixed with polar and apolar solvent such as water and
iso-octane respectively. These aggregates can adopt various structures depending on
the relative concentrations of the constituents in the ternary mixture. For AOT/Iso-octane/Water
molecular systems, X-ray scattering experiments show that the favored structures at
rest range from simple isotropic reversed micelles at high iso-octane concentration
to complex hexagonal and lamellar anisotropic lyotropic liquid crystal phases when
the iso-octane content is decreased. Depending on the water content, the latter lamellar
phase exhibits various degrees of topological defects. In the following piece of research
we investigate the rheological properties of such microscopically heterogeneous materials.
When sheared, these materials show an extremely rich rheological behaviour depending
on the defects density. Indeed, whereas the defect free lamellar samples show newtonian
flow properties, the emergence of topological defects leads to increasingly time and
shear history dependent viscoelastic properties. A preliminary study of the rheological
properties of the considered material using transient strain and stress controlled
rheometry shows a complex and unusually long transient regime. Given that the level
of strain experienced by the material is high enough, both used techniques show that
a steady state is finally reached after a rheopectic transition (ie. an increase of
the viscosity upon application of either a constant shear rate or shear stress).The
structural properties of the material are then investigated at the microscopic and
nanoscopic scales by means of flow-birefringence patterns analysis, wide angle x-ray
scattering and freeze fracture electron microscopy. The results of the latter two
experimental techniques show a transition at the nanoscopic scale from interconnected
lamellar structures at rest to lamellar vesicles once the steady state is reached.
This transition at the nanoscopic scale is shown to come along with a rearrangement
of the topological defects at the microscopic scale by means of flow-birefringence
patterns analysis. Moreover, both of these transitions occur after a given critical
strain corresponding to the end of the rheopectic transition observed at the macroscopic
level. At last, the viscoelastic properties of the shear-induced phase are investigated
after a creep flow based procedure allowing to control the shear-history of the material.
These measurements indicate that the material behaves as soft jammed systems with
controlled yielding and aging properties.
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