Microthermique et microfluidique - WPMEMMI9

Objectif(s)

Ce cours propose de découvrir des phénomènes prépondérants et des mécanismes de base intervenant en microfluidique, essentiellement en microfluidique diphasique, en se basant principalement sur des exemples d'applications concrètes. La tension de surface et les différentes notions d'angle de contact ont une part importante dans les microsystèmes étudiés. Trois échelles sont importantes dans les descriptions : l'échelle moléculaire qui est généralement la cause des phénomènes, une échelle intermédiaire de modélisation de type milieu continu de ces phénomènes, une échelle macroscopique encore submillimétrique qui est celle du microsystème.

Contenu(s)

Microfluidique (diphasique) 12h

I Généralités et microfluidique monophasique

• Premiers exemples historiques de réalisation
• Définition des échelles et nombres adimensionnels
• Les cas "simples" du monophasique (liquide et gaz)
• Tension de surface et angle de contact
• T.D. sur quelques micro-mécanismes essentiels

II Mise en mouvement des fluides : systèmes de pompage et vannes

• Vannes et diodes fluidiques
• Systèmes de pompage monophasiques
• Microfluidiques digitales et continues
• Systèmes de pompage diphasiques
• Mise en mouvement d'inclusions
• Compléments 1 : Notions de PCR
• Compléments 2 : Relations d'Onsager et applications aux actionneurs
  
  III Modèles de ligne de contact liquide-vapeur, microcouche
• Évidence expérimentale
• La ligne de contact statique
• La ligne de contact dynamique
  
  IV Configuration d'écoulement en micro-canaux
• Évidences expérimentales
• Principes de construction de la carte de Taitel et Dukler
• Adaptations au cas des mini-canaux
• Autres éléments de configuration d'écoulements
• Dépôt d'un film sur la paroi intérieure d'un tube

V Micro-caloducs et épanouisseurs de chaleur

• Intérêts des épanouisseurs en microsystèmes
• Conception des caloducs et micro-caloducs
• Limites de fonctionnement en régime permanent et effets dimensionnels

VI Mécanismes physiques intervenant dans une sélection d'applications récentes
D'après une sélection de papiers issus des derniers congrès spécialisés(i.e. pour le cours de janvier 2011: 2nd European Conference on Microfluidics, Microfluidics 2010 (MicroFlu'10), 8-10 December 2010, Toulouse, France) Microthermique - Frédéric AYELA - UJF /SIMAP

Physique de base (mécanique des fluides, tension de surface, conduction thermique, ...) + curiosité