Café thésard : Dispositifs et méthodes RMN adaptés à la caractérisation d’écoulements et transferts en millicanaux

Intervenant : Feryal Guerroudj, doctorante en 2eme année au LEMTA (IRM pour l’ingénierie)

Directeur de thèse : Jean-Christophe PERRIN

Co-directeurs : Maude FERRARI, Laouès GUENDOUZ

Résumé :

La milli-fluidique est une jeune thématique définie comme la science et la technologie des systèmes qui manipulent de petits volumes de fluides dans des canaux de dimensions réduites. Cette définition fait apparaitre la dualité de cette discipline : une science car elle englobe l’étude des écoulements et le contrôle des processus ayant lieu à petite échelle et une technologie car elle inclut plusieurs techniques de microfabrication et présente un volet applicatif extrêmement important. Elle présente, en effet, un intérêt dans de nombreux champs d’études notamment en biotechnologie1,2, en analyse et synthèse chimique3 et en génie des procédés4.

Afin de caractériser les écoulements ayant lieu dans les systèmes milli-fluidiques, il est nécessaire de disposer de méthodes expérimentales adaptées. Les méthodes optiques, par exemple la micro-PIV (Particle Image Velocimetry), sont les techniques de mesure les plus utilisées5. Ces techniques fournissent des résultats très satisfaisants dans la limite où la section de mesure est bien éclairée, ce qui n’est toujours pas le cas pour les systèmes milli-fluidiques où les canaux peuvent avoir des géométries complexes et donc présenter des zones difficilement accessibles.

Les méthodes basées sur le phénomène de résonance magnétique (RMN/IRM) sont à priori adaptées à ces études (en termes de matériaux utilisés, vitesse des fluides qui circulent, dimensions et géométries des canaux…) ; sous réserve de développer une instrumentation qui améliore la sensibilité de mesure.

Dans ce contexte, le travail de thèse porte sur la mise en œuvre de dispositifs spécifiques et de méthodes adaptées à la caractérisation par RMN et IRM des écoulements et des transferts dans des systèmes milli- fluidiques.

Ce travail de recherche s’articule sur deux axes principaux qui sont :

• –  La mise au point de dispositifs constitués de canaux de dimensions submillimétriques et du « hardware » nécessaire à la caractérisation RMN placé au plus près de la (des) section(s) où s’effectue l’étude.
• –  L’utilisation de ces dispositifs dans différentes applications, comme l’étude des propriétés rhéologiques de suspensions de bactéries ou l’étude de phénomènes de mélanges en micro- canaux. Ces études sont réalisées en collaboration avec les laboratoires et équipes concernées (internes et externes au LEMTA).Mots-clés : milli-fluidique, RMN, IRM, écoulements de fluide