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Résumé |
Certaines argiles naturelles s'exfolient spontanément dans l'eau pour former des suspensions colloïdales de feuillets très anisotropes, de quelques centaines de nanomètres de diamètre et de moins d'un nanomètre d'épaisseur. Dans un domaine donné de concentration, ces suspensions peuvent s'organiser en phase cristal liquide nématique [1], comme l'avait déjà décrit Irving Langmuir dès 1938 [2]. Les suspensions d'argiles ont également une forte tendance à gélifier, ce qui complique singulièrement leur diagramme de phases et leur description thermodynamique. Suivant leur nature, les suspensions de certaines argiles, comme la bentonite, forment des gels à très basse concentration tandis que d'autres argiles, comme la beidellite, présentent aussi bien des phases nématiques fluides que des gels à plus haute concentration [3]. Nous ne savons toujours pas la raison de ces différences de comportement. La phase nématique fluide des suspensions d'argiles possède les propriétés attendues pour ce genre de phases, en ce qui concerne la thermodynamique, la structure et les propriétés macroscopiques. En particulier, elle s'aligne facilement lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique, à un champ électrique ou à un écoulement, ce qui peut ouvrir des perspectives pour l'élaboration de matériaux. De manière plus étonnante, nous avons récemment observé une énorme biréfringence induite par l'action d'un champ électrique en phase isotrope. Un tel effet pourrait être exploité pour des applications.
D'un point de vue instrumental, ces études sont essentiellement menées par microscopie en lumière polarisée et par diffusion des rayons X aux petits angles. De plus, un montage original a été mis au point pour l'application de champs électriques alternatifs à des suspensions aqueuses colloïdales contenues dans des capillaires en verre.
[1] L.J.Michot et al, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 103, 16101 (2006).
[2] I. Langmuir, J. Chem. Phys., 6, 873 (1938).
[3] E.Paineau et al, J. Phys. Chem. B, 113, 15858 (2009).
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