Transition vitreuse réentrante

Transition vitreuse réentrante et comportement dynamique de dispersions de silice dans du dodécane.

Dans de nombreuses applications industrielles le contrôle des transformations d’un état stable à instable présente un grand intérêt notamment pour des produits de consommation nécessitant des temps de conservation à long terme. La maîtrise de cette stabilité passe par la compréhension de phénomènes dynamiques, par exemple gélification, transition vitreuse, "jamming" (phénomène de blocage). Ces phénomènes dynamiques en apparence différents, peuvent être expliqués d'une manière unique en terme de transitions vitreuses induites par des interactions attractives et sont désignées sous le nom de transition vitreuse colloïdale attractive.

Une transition de type verre - liquide - verre appelée transition réentrante a été révélée par des mesures couplées de diffusion de rayons X aux petits angles et de rhéométrie. Des mesures rhéométriques en cisaillement harmonique ont permis d'obtenir l'évolution des modules élastiques G' et visqueux G" en fonction de la température qui règle la force d'attraction entre les particules colloïdales. En augmentant progressivement la fraction volumique en particules, il a été possible d'atteindre la fraction volumique critique pour laquelle la transition réentrante est observable. Ces mesures ont permis par ailleurs de caractériser la microstructure et de suivre les changements d'interactions entre particules au voisinage de la transition réentrante.

Au cours de ces transitions les valeurs des modules élastiques G' et visqueux G" varient de plusieurs ordres de grandeur (Fig. 1A) tandis que le facteur de structure statique déduit des mesures de diffusion est peu modifié (Fig. 1B) ce qui met en évidence le caractère purement dynamique de ces transitions vitreuses.

Références

• Narayanan T., Sztucki M., Belina G. and Pignon F., "Microstructure and rheology near an attractive colloidal glass transition", Physical Review Letters, 96, 258301 (2006). article

• Sztucki M., Narayanan T., Belina G., Moussaïd A., Pignon F. and Hoekstra H., "Kinetic arrest and glass-glass transition in short-ranged attractive colloids", Physical Review E, 74, 051504 (2006). article

• G. Belina, "Multilevel Structure and Rheological Behaviour of Short Ranged Interacting Colloids", Thèse de l’institut National Polytechnique de Grenoble, Mai 2005.