Plateforme de Rhéométrie

La plateforme de Rhéométrie vise à caractériser les propriétés rhéologiques de matériaux fluides et pâteux les plus divers, à toutes les échelles, sous des sollicitations variées et des environnements contrôlés, en volume mais également aux interfaces liquide-liquide.

L’écoulement et la structure des matériaux peuvent être caractérisés in situ par des méthodes optiques.

La plateforme dispose d’une dizaine d’équipements. Notre bureau d’étude développe également des géométries ou des outils spécifiques.

La plateforme, référencée par le CNRS, est ouverte aux utilisateurs extérieurs, aux prestations de service et collaborations scientifiques.

Plateforme rhéomètrie

Techniques de rhéométrie

Rhéométrie rotative : contrainte et déformation

Gauche : DHR3 - Ce rhéomètre polyvalent permet d’obtenir rapidement une courbe d’écoulement ou toute autre mesure standard. Il est équipé d’un module Couette thermostaté et de géométries rugueuses pour les échantillons glissants. Droite : Notre rhéomètre à déplacement imposé ARES-G2 est équipé d’un four haute température et d’une connexion à l’azote liquide, lui permettant d’effectuer des mesures rhéologiques entre -150 et 600°C, ou sous pulsion de gaz neutre. Il est également équipé d’un kit de géométries en PPS pour les échantillons agressifs. Le mode DMA de l'ARES-G2 permet aussi de solliciter un échantillon en oscillations sur 50µm à des fréquences allant jusque 100Hz.

Elongationnel

Le Haake Caber 1 permet de caractériser les propriétés rhéologiques de fluides complexes sous sollicitations élongationnelles. Ce type de sollicitation se rencontre fréquemment dans de nombreuses applications industrielles, lors de la formulation de produits ou lors de leur mise en forme.
Droite : Extension d'une solution de polymère diluée au CABER. solution de polymères.  Gauche : La décroissance du rayon duu filament permet de déteriminer le temps de relaxation de la solution de polymère. issus de Naillon et al., Physical Review Fluids, 2019

Viscosimétrie

Gauche et milieu : Le Lovis, un rhéomètre à bille roulante, est particulièrement indiqué pour mesurer la viscosité  de liquides faiblement visqueux. Droite : Le viscosimètre Ubbelohde mesure la viscosité cinématique des liquides newtoniens transparents conformément aux normes ASTM D445 et ISO 3104.

Piézo-compression

Ce rhéomètre permet des mesures oscillatoires de 10 nm d'amplitude jusqu'à 10 kHz.
Spécifications des différentes techniques de rhéométrie disponibles sur la plateforme.
Rhéomètre Contrainte / Viscosité Gamme temporelle / fréquentielle
Rotative 0.1 mPa - 10 MPa 10 µHz - 100 Hz
ARES 1 mPa - 10 MPa 10 µHz - 100 Hz
Elongationnel 100 Pa - 1kPa > 0.1 ms
Bille roulante 0.1 mPa.s - 10 Pa.s stationnaire
Capillaire 1 mPa.s - 1 MPa.s stationnaire
Piézo-compression 1 mPa.s - 10 kPa.s 10 Hz - 20 kHz
Micro-capillaire 10 mPa - 1 kPa < 1 Hz
Micro-rhéologie 1 mPa- 100 Pa 0.1 Hz - 100 Hz

Couplages optiques

  • Champs de déformation, de vitesse, de concentration : visualisation in situ, microscopie, confocal, fluorescence, caméra rapide.
  • Structure : diffusion de rayonnement (DLS, SLS, SAXS), biréfringence. 

Visualisation in situ

Visualisation de la fracture d'un échantillon de boue de zinc dans une géométrie plan-plan. Issus de de Milian, Thèse de doctorat, UGA, 2021.

Rhéomicroscopie

Droite : Un de nos rhéomètres (MCR 501, Anton Paar) est équipé d'un montage optique permettant de coupler mesure rhéométrique et observation de l'échantillon. pIl est équippé d'objectifs x5 à x50. Nous disposons également des modules pour étude par fluorescence et sous lumière polarisée.Gauche : Suspension de nanocristaux de cellulose sous cisaillement.

Champ de concentration

Caractérisation de cham de concentration d'une émulsion dans une géométrie de Couette par mesure de l'absorbance. Issus de Maleki et al., Physical Review Fluids, 2022.

Rhéométrie capillaire & microscopie

Caractérisation rhéologique dans un microcapillaire (gauche) par mesure du champ de vitesse (droite). Issus de Naillon et al., Physical Review Fluids, 2019.

Diffusion de rayonnement sous cisaillement

Diffusion de rayons X (SAXSà dans un échantillon soumis à un cisaillemment. Issus de Pignon et al., Carbohydrate polymers, 2021.

Echelles spatiales

  • Volume adapté aux échantillons : 10 µL (micro-rhéologie), 0.1 - 1 mL (rhéomètres commerciaux), 10-100 L (RGDS)
  • Microrhéologie : caractérisation locale des hétérogénéités (0.1 – 100 µm)

Microrhéologie

Gauche : Suivi du mouvement Brownien d'un traceur (partivcule de 0.01 - 5 µm) sous microscopie confocale. Droite : Déplacement quadartique moyen des traceurx en fonction du temps permettant de déterminer les propriétés rhéologiques locales d'un échantillon. Issus de D. Milian et al., Biomacromolecules 2023.  En savoir plus.

Rhéomètre grande dimension

Rhéomètre de grande dimension développé au LRP pour caractériser des matériaux pateux hétérogènes (ex : boue, lisier). Issus de Ruys, Thèse de doctorat, UGA, 2017.

Conditions environnementales

  • Température (Peltier, fours) : -150°C à +600°C.
  • Atmosphères contrôlées : humidité, gaz.
  • Matériaux corrosifs, vapeurs toxiques.

Four du rhéomètre ARES-G2.
Système de contrôle de l’humidité.

Rhéométrie interfaciale

  • Mesures des propriétés viscoélastiques d'interfaces : cellule bicône (Anton Paar)
  • Mesures de tension de surface : anneau de du Noüy

Gauche : Géométrie bicone pour caractériser les prorpriétés d'assemblage de polymères aux interfaces eau - huile. Droite : Le couplage avec une optique permet de mesurer le champ de déformation de l'interface. Issus de Chachanidze et al., Journal of Colloid and Interface Science, 2022. 

Contact

lrp-rheoatuniv-grenoble-alpes.fr (lrp-rheo[at]univ-grenoble-alpes[dot]fr) 

Responsables techniques : Vincent Verdoot, Frédéric Hugenell
Responsables scientifiques : Emeline Talansier, Clément de Loubens

Equipements

Rhéométres rotatifs : DHR3 (TA-Instruments) ; ARES-G2 (TA-Instruments) ; MCR501 (Anton Paar) ; MCR301 (Anton paar) ; MARS III (Haake)

Rhéomètre à bille roulante : Lovis 4500 (Anton Paar) 

Rhéométre capillaire : Ubbelohde 

Rhéomètre haute fréquence : TriPAV (TriJet) 

Extensiomètre : CaBER (Haake) 

Microscopie : Microscope confocal rapide Nikon
 

Publié le 25 septembre 2023

Mis à jour le 3 octobre 2025