Interaction fluide-structure, Bas Reynolds, Microanneaux rigides, Microanneaux flexibles, Microdisques rigides, Microcanal bifurquant, Microcanal convergent-divergent, Microflluidique

Le comportement dynamique des microparticules en forme de disque transportées et déformées par l'écoulement d'un fluide est d'une importance cruciale dans divers domaines technologiques tels que la décontamination des flux, mais plus particulièrement pour la compréhension des phénomènes de transport biologique, tels que le transport des globules rouges, les systèmes de distribution de médicaments ou les procédures de diagnostic non invasives. Dans cette thèse, nous étudions systématiquement le comportement des particules en forme de disque de différentes formes et propriétés sous différentes géométries d'écoulement complexes. Pour ce faire, nous utilisons des techniques micro-fluidiques avancées pour la synthèse des microparticules et la fabrication des micro-canaux. Nos particules sont fabriquées en polyéthylène glycol diacrylate (PEGDA) polymérisé et sont synthétisées en laboratoire par une technique de photolithographie. D'une part, nous étudions la dynamique des micro-disques rigides de différents diamètres lorsqu'ils sont transportés dans un micro-canal à géométrie hyperbolique. Une telle géométrie produit des régions de flux de cisaillement et d'élongation à l'intérieur du canal, ce qui donne lieu à des dynamiques intéressantes pour les orientations des particules. Nous basons notre étude sur celle développée par Jeffery pour les particules ellipsoïdales sous des écoulements de cisaillement simples. Jeffery a développé les équations de mouvement décrivant l'orientation des particules, aujourd'hui connues sous le nom d'orbites de Jeffery. Nous complétons nos observations expérimentales du même phénomène par des simulations numériques. D'autre part, nous étudions la dynamique des micro-anneaux de diamètre fixe et de différentes épaisseurs lorsqu'ils sont transportés dans un micro-canal bifurquant. Nous nous intéressons particulièrement aux événements se produisant au niveau de la bifurcation ou de l'apex, au temps de passage des anneaux par cette région, et à la manière dont les paramètres des particules, tels que leur flexibilité, et les paramètres de la géométrie, tels que l'angle d'ouverture de la bifurcation, affectent la dynamique des particules. Dans tous les cas, nous utilisons des techniques d'observation optimisées et des systèmes de contrôle des écoulements afin de réaliser des expériences bien contrôlées. Les résultats de ce travail contribuent à l'avancement du domaine des interactions fluide-structure dans des environnements micro-fluidiques et du transport des microparticules, et en particulier, ils nous permettent de mieux comprendre le comportement des globules rouges et d'autres microparticules en forme de disque sous des écoulements complexes.