L'objet de ces diverses expériences est de mettre en évidence le comportement rhéologique et microscopique de trois fluides magnétiques de nature différente: un ferrofluide (d'appelation "MOTR 20") , un ferrofluide de surfactant "inadapté" ("MR 35") et un fluide magnéto-rhéologique (nommé "MRF"). Nous préciserons pour chacune de ces expériences le protocole expérimental adéquat. Précautions Il est avant tout nécessaire de travailler à température constante car celle ci joue un grand rôle dans la variation de viscosité des fluides en général. En effet, lorsque la température augmente, la viscosité du fluide diminue selon le modèle d'Andrade. (Le processus de transfert d'impulsion d'une couche à l'autre augmente avec une probabilité croissante de saut, augmentation qui entraine une diminution de la viscosité). A titre indicatif, une particule ferromagnétique ne l'est qu'en deça d'une certaine température, dite température de Curie. Au dessus de celle-ci, les particules acquièrent un comportement paramagnétique. Néanmoins, nous n'atteignons jamais de telles températures dans nos expériences.   Il est important que le fluide occupe entièrement l'entrefer, sans quoi la contrainte mesurée par le rhéomètre serait biaisée.  (la contrainte est fonction de la surface de la géométrie utilisée). D'autre part, le champ imposé par la bobine doit être perpendiculaire au sens de l'écoulement du fluide.   Première expérience: Comparaison de différents fluides magnétiques sans champ Protocole 1 Le rhéomètre impose une contrainte de plus en plus forte au sein de l'échantillon, allant de 0 à 100 Pa, pendant 300 secondes. L'augmentation de la contrainte engendre ainsi une augmentation de la vitesse de cisaillement. On étudiera en détail la relation liant contrainte et couple: l'équation obtenue permet en effet de correler les grandeurs mécaniques (moment M) et rhéologiques (contrainte).   Le rhéogramme obtenu est le suivant : On constate que la viscosité du MC 35 est plus grande en l'absence de champ que celle du ferrofuide. Les deux rhéogrammes ont un comportement linéaire. Deuxième expérience: Comparaison de différents fluides magnétiques avec champ Une précaution supplémentaire s'impose lors de l'utilisation du champ magnétique. Celle-ci sera développée en annexe. Protocole 2  Le protocole se décompose ici en 4 phases, comme représenté sur le schéma ci-dessus i) Phase 1: précisaillement du fluide. Il est possible que les particules ferromagnétiques composant celui-ci se soient agglomérées par le passé, due à une interaction magnétique antérieure.  ii) Phase 2: Test de recouvrance: on laisse reposer le fluide pendant 90 secondes avant d'imposer un champ magnétique. iii) Phase 3: On allume le générateur de courant: on fixe l'intensité à 3A, correspondant à un champ magnétique de 240 Gauss. iv) Phase 4: On procède à une mesure "classique" de la viscosité du fluide (voir 1ere expérience).  Le rhéogramme obtenu est le suivant : On observe l'apparition d'une contrainte seuil dans le cas du ferrofluide "hybride" (MC 35) estimée à 17 Pa environ. Le ferrofluide ne présente pas de contrainte seuil "apparente", ou du moins elle demeure infime.  La pente du rhéogramme après contrainte seuil est plus élevée pour le MC 35 que pour celle du MOTR 20. Troisième expérience: Influence du champ magnétique pour un même fluide Ferrofluide  Les protocoles 1 et 2 ont été utilisés (le 1er lorsque le fluide n'est soumis à aucun champ et le second lorsque le champ croît) Le rhéogramme obtenu est le suivant : Lorsque le champ magnétique croît, la pente du rhéogramme augmente elle aussi. On note l'existence d'une infime contrainte seuil, qui n'est toutefois pas significative en terme microscopique. (elle est due aux approximations expérimentales).    2.  Ferrofluide hybride Ci-dessous, le rhéogramme obtenu pour le MC 35 lorsque l'on applique des champs respectifs de H =0 G (courbe noire), H = 240 G (courbe bleue) et H = 400 G (courbe rouge). On constate alors que la contrainte seuil est directement proportionnelle au champ appliqué; Un "fit" nous donne une contrainte de 1 Pa pour la courbe sans champ, une de 15 Pa pour la courbe bleue et une de 23 Pa pour la rouge.  Les pentes des différentes courbes obtenues (au delà de la contrainte seuil) sont identiques, contrairement au ferrofluide "classique". Quatrième expérience: Influence de la taille des particules L'objectif est de comparer un ferrofluide "classique" avec un fluide magnéto-rhéologique. Comme vu dans la section "Théorie", ces deux types de fluides se distinguent par la taille de leurs particules. Le rhéogramme obtenu est le suivant : On observe une contrainte seuil très importante pour le fluide magnéto-rhéologique (90 Pa environ). Celle-ci est telle qu'il est nécessaire de zoomer pour observer le comportement des autres courbes obtenues. Après zoom : En l'absence de champ, la pente correspondant à la courbe du fluide magnéto-rhéologique (courbe rouge) est plus élevée que celle du ferrofluide (courbe bleue). Avec champ (400 G), on note qu'il existe une infime contrainte seuil pour la courbe verte, contrairement à celle observée pour le fluide Magnéto-rhéologique. L'explication de ces divers phénomènes sera explicitée en détail dans la section suivante. page précédente    page suivante