Fluides complexes et matière active

Cette UE présente une introduction au domaine des fluides complexes, et à la matière active, avec des applications à la fois dans le domaine de la physico-chimie de la matière molle et dans le domaine de la physique du vivant et des objets biologiques.

Elle est commune aux 2 parcours PhyMV et SoftMat.

Présenter une introduction moderne aux domaines classique de la rhéologie des fluides complexes et leurs applications, ainsi qu’au domaine émergeant de la matière active : fluides autopropulsés avec des comportements collectifs, que l’on retrouve à différentes échelles dans les systèmes vivants ou physico-chimiques : vols d’oiseaux, bancs de poissons, foules...

- Hydrodynamique

Prérequis recommandés : 

- Surfaces, Interfaces, Colloïdes,

- Physique Statistique

- Physique Biologie

Contrôle Continu Intégral

A) Fluides complexes :

Présentation des fluides non -Newtonien : rhéofludifiants, rhéoépaississants, visco-élastiques, thixotropes.

Ex. de systèmes pratiques : suspensions colloïdales, polymères, fluides biologiques (sang, mucus,….), cristaux liquides, pâtes, micelles géantes, réseaux transitoires, applications biologiques.

Modèles phénoménologiques de fluides non Newtoniens: modèle de Maxwell, modèle de Voigt (solide visco-plastique), modèle de Bingham (fluide à seuil).

Méthodes de mesure : différents types de rhéomètres et différents types de tests. Micro-rhéologie à un point et à deux points.

Microfluidique : écoulements et rhéologie microfluidiques, écoulements capillaires, écoulement stagnants et contractants. Instabilités (Saffman-Taylor…)

B) Matière Active :

Exemples de matière active, vols, bancs, hordes, foules, colonies bactériennes, exemples mécanique (vibreurs), exemples physico-chimie, gel d’actine, SPV, système de partition parABS.

Le modèle de Vicsek, simulations et phénoménologie.

Description hydrodynamique, lois de conservations, symétries, variables lentes.

Matière active « sèche »

• Polaire : Modèle de Toner & Tu, étude des propriétés du modèle : transition de phase, ordre en 2D, fluctuations géantes, ondes « sonores…
• Nématique : Modèle de Ramaswamy, Simha & Toner.

Matière active « mouillée ». Hydrodynamique des gels actifs.

En option, exemples à choisir parmi :

- Particules de Janus

- Croissance active. Sédimentation active.

- Spectres de fluctuation membrane active.

- Le système parABS, équations, équilibre, limite quasi-statique, oscillations,  stabilité, travelling waves.

- Modèle  Self Propelled Voronoï.