EP2996786A2 - Device for forced drainage of a multiphase fluid - Google Patents

Device for forced drainage of a multiphase fluid

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EP2996786A2
EP2996786A2 EP14729425.0A EP14729425A EP2996786A2 EP 2996786 A2 EP2996786 A2 EP 2996786A2 EP 14729425 A EP14729425 A EP 14729425A EP 2996786 A2 EP2996786 A2 EP 2996786A2
Authority
EP
European Patent Office
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enclosure
temperature gradient
fluid
generating
multiphase fluid
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14729425.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Vincent MIRALLES
Isabelle CANTAT
Bertrand SELVA
Julien MARCHALOT
Marie-Caroline Jullien
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ecole Superieure de Physique et Chimie Industrielles de Ville Paris
Original Assignee
Fonds ESPCI Georges Charpak
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fonds ESPCI Georges Charpak filed Critical Fonds ESPCI Georges Charpak
Publication of EP2996786A2 publication Critical patent/EP2996786A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/005Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion by thermal diffusion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D17/00Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
    • B01D17/02Separation of non-miscible liquids
    • B01D17/04Breaking emulsions
    • B01D17/042Breaking emulsions by changing the temperature
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0063Regulation, control including valves and floats
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0073Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/29Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams
    • B01F23/291Mixing systems, i.e. flow charts or diagrams for obtaining foams or aerosols
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/80After-treatment of the mixture
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • B01F35/93Heating or cooling systems arranged inside the receptacle
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/90Heating or cooling systems
    • B01F2035/99Heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10Sintering only
    • B22F3/11Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process

Definitions

  • the present invention provides a device for forced drainage of multiphase fluids. It applies in particular to the field of industrial foams, bullous liquids, and emulsions.
  • the multiphase fluids consist of at least two immiscible phases on both sides of separation surfaces.
  • Multiphase fluids include, in particular, foams, bullous liquids and emulsions.
  • foams they are involved in many industrial processes, whether in liquid form, shampoo, beer, or in solid form, such as metal foams or chocolate foams. These materials have been studied and characterized for a long time.
  • Structured foams are of great interest in different fields, for example:
  • One of the objects of the present invention concerns the possibility of controlling the drainage of the foam by applying a temperature gradient in the foam.
  • the present invention provides a device for configuring a multiphase fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, which comprises:
  • thermocapillarity forces cause drainage of a phase, for example liquid, at a relatively high speed.
  • a phase for example liquid
  • the device that is the subject of the present invention makes it possible to drain 70% of the liquid phase in less than 30 seconds.
  • the multiphasic system may comprise at least one liquid phase, or at least one gaseous phase.
  • the temperature gradient generation means comprises at least one electrical resistance formed on the surface of the enclosure to provide a variable heat density along a wall of the enclosure.
  • the advantage of this means of generating a temperature gradient is to have a very short transient time.
  • the temperature gradient can be generated on the edges of an enclosure via different heating techniques (Joule effect, pre-heated fluids, microwaves ).
  • the difference lies in the transient time of establishing the temperature gradient. For example, at a scale of one meter it will take several tens of minutes for a conventional material (conductive metals such as copper).
  • the device that is the subject of the present invention comprises means for generating the multiphase fluid upstream of the enclosure.
  • the device that is the subject of the present invention comprises means for generating the multiphase fluid inside the enclosure.
  • the multiphasic fluid generating means is configured to provide foam.
  • the multiphasic fluid generating means is configured to provide a bullous liquid.
  • a bullous liquid is a liquid in which bubbles are predominantly non-contiguous with neighboring bubbles.
  • the multiphasic fluid generating means is configured to provide an emulsion.
  • the device that is the subject of the invention comprises a means for solidifying the multiphase fluid.
  • the means for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to cause at least half of the enclosure to leave the enclosure. one of the phases of the multiphase fluid.
  • the temperature gradient generating means along the enclosure for causing a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to humidify the fluid.
  • multiphasic increasing the liquid fraction in the case of foams, since via an upstream liquid reservoir.
  • the means for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to homogenize, in the enclosure, the phase distribution. multiphase fluid.
  • thermocapillary effect applies to open enclosures, closed enclosures and, in particular, where at least one of the phases experiences the effect of earth's gravity, counteracting this effect by the thermocapillary effect.
  • the present invention provides a method for configuring a multiphasic fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, which comprises:
  • FIG. 1 represents, schematically, a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention
  • FIG. 2 represents, in the form of a photograph, the path of a control particle in the device illustrated in FIG. 1, while it follows the thermocapillary flow
  • FIGS. 3a and 3b show, respectively, a curve representing a temperature gradient and a curve representing a corresponding temperature profile along a longitudinal axis of an enclosure illustrated in FIG. 1;
  • FIGS. 4 and 5 represent, in the form of photographs, foams at the beginning and during the operation of the device which is the subject of the present invention, showing the decrease of the liquid fraction
  • FIG. 6 represents, over time, the evolution of the volume fraction of the liquid phase in the device illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 7 shows, over time, an evolution of the number of bubbles in the device illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 8 represents, in the form of photographs, the displacement of a control particle in the device illustrated in FIG. 1, with an enclosure placed vertically,
  • FIG. 9 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the device illustrated in FIG. 1 and of its operation;
  • FIG. 10 shows, schematically, a particular embodiment in a foam; in three dimensions, of the present invention,
  • FIG. 11 represents, schematically, a foam production line configured by implementing the present invention
  • FIG. 12 represents, in the form of successions of points and interpolation curves, temporal evolutions of liquid fractions, in three configurations and
  • FIG. 13 represents, in the form of successions of points, a comparison of a model and experimental results.
  • the invention relates to the control of the drainage of multiphase fluids, for example foams, by applying a temperature gradient in this foam.
  • Multiphasic fluids consist of least two immiscible phases on either side of separation surfaces, or interfaces.
  • the temperature gradient causes a bubble surface tension gradient, known as the Marangoni effect.
  • one embodiment of the present invention is mainly applied to a foam in two dimensions, that is to say that the foam consists of a monolayer of bubbles placed between two plates whose distance which separates is at least about and preferably at least an order of magnitude smaller than the other dimensions.
  • the thickness of the foam corresponds to the vertical axis, which reduces the effect of gravity compared to the case where one of the other dimensions is vertical.
  • the present invention is not limited to two-dimensional foam applications but extends, on the contrary, to all configurations of multiphase fluids, foams, bullous liquids and emulsions liable to be subjected to a temperature gradient. and also, in some configurations, to gravity.
  • the inventors have shown that this divergence stems from the geometry of the two-dimensional micro-foam: even if the foam has the geometry of a dry foam in the observation plane, it has a wet structure in the transverse plane (presence of a line of contact instead of a film between two adjacent bubbles).
  • thermocapillary stress is generated by the application of a temperature gradient, preferably constant, that is to say a constant derivative of the temperature with respect to the distance traveled on a longitudinal axis of the enclosure.
  • an optimized resistance pattern provides a high temperature gradient with a linear profile. This motif is described in the following publications:
  • thermocapillary forces generate a forced drainage of the liquid phase of the foams with a high velocity (millimetric velocity in a microfluidic channel): for a foam whose fraction of the initial liquid phase is 35 %, more than 70% of the liquid phase was drained in less than 30 seconds. It is therefore possible to have effective and rapid control of the liquid fraction of the foam, by the simple use of a temperature gradient.
  • this device 100 has two parts:
  • an enclosure 1 10 comprising a static foam 1 15 between an inlet 120 and an outlet 125.
  • the system 105 and the enclosure 1 10 are connected with a capillary tube 130.
  • the system 105 is described, for example, in the publication Ganan-Calvo AM and Gordillo JM, "Perfectly monodisperse microbubbling by capillary flow focusing", Phys. Rev. Lett., 87 2001 274501.
  • the flux focusing system 105 has an intersection 135 through a channel 140, in which the continuous phase enters on either side of a dispersed phase inlet 145.
  • Garstecki et al. P. Garstecki, MJ Fuerstman, HA Stone, GM Whitesides.
  • the enclosure 1 10 manufactured, for example, by soft lithography, covers at least one wall 150, a resistor 155 manufactured, for example by lithography.
  • the procedure for making a micro-system by soft lithography is detailed in Xia Y. and G. Whitesides, "Soft Lithography,” Angew. Chem., Int. Ed., 37 1998 550.
  • the resistors 155 and the electrical connections 1 60 are produced by evaporation of chromium (15 nm, heating resistor) and gold (150 nm, conductive resistance) respectively on a substrate (in English "wafer") and then etched using a photoresist (Microposit S181 8, registered trademarks) following ultraviolet exposure through a mask. Engraving involves two steps: (i) the first creates a connection between the heating resistors and the current generator (in gold: high electrical conduction, with a negligible Joule effect) and (ii) the second stage involves the construction of optimized resistors in chrome.
  • the resistors 155 are orthogonal to the main direction of the enclosure 1 10 represented by an arrow to the right of FIG. 1. This arrow is oriented according to the temperature gradient. It is observed that the sections of the resistors 155 are decreasing from top to bottom of FIG. Thus, heating of the resistor 155 shown at the top of Figure 1 is less than that of the next resistor and so on until the last resistor 155, shown at the bottom in Figure 1.
  • Gold connectors 160 are disposed at each end of each resistor 155.
  • a current generator 165 is connected to the connectors 160.
  • the temperature gradient obtained with the resistors 155 is constant along the 2.5 mm length of the cavity, as illustrated in FIG. 3b.
  • the heating resistors 155 are electrically insulated by a thin coating.
  • this Thin coating is a 40 micron thick coating of Polydimethylsiloxane ("PDMS").
  • a 45-micron Hele-Shaw PDMS cell with a width of 1.5 mm and a length of 2.5 mm in the horizontal plane is then sealed to the substrate containing the heating resistors using an air or oxygen plasma, to form the enclosure 1 10.
  • the multiphase fluids consist of at least two immiscible fluids.
  • the air bubbles generated in the flux focusing system 105 are introduced into the chamber 1 through the capillary tube 130.
  • the continuous liquid phase is composed, for example, of deionized water (91.0% by weight), glycerol (5.68% by weight), an anionic surfactant (SDS 0.26% by weight) and titanium dioxide (3.00% by weight).
  • the concentration of the surfactant is therefore 9 mmol / L, which is just above the critical micelle concentration (cmc of about 8 mmol / L at 20 ° C).
  • the surface tension of the solution with air was measured by the Wilhelmy plate method and is 30.2 mN.m -1 at 25 ° C.
  • the temperature dependence dy / dT is evaluated at -2.06 10 "4 Nm " 1 .K "1 with the same method described in B. Selva, J. Marchalot, M.- C. Jullien. An optimized resistor pattern for temperature gradient control in microfluidics. Journal of Micromechanics and Microengineering, 19, 065002, 2009, incorporating a thermostatic bath.
  • the thermostatic bath is a commercial device (for example of the trademark "Julabo") for regulating the temperature of a liquid contained in an enclosure. It consists of an enclosure, a heating resistor and a thermocouple for temperature control of the liquid contained in the enclosure.
  • the two fluids are placed in a tank, called measuring, in which the Whilelmy plate is immersed.
  • This tank contains enclosure walls in which a liquid can circulate.
  • a pump equipped with connections enables the thermostatic liquid to be conveyed to the chamber walls of the measuring tank, thus making it possible to thermostate the two phases contained in the measurement vessel.
  • a static foam is produced in the chamber by disconnecting the capillary tube or stopping the flow of foam that it conveys.
  • the pressure on both the arrival and at the outlet of the chamber 1 10 is equal to the atmospheric pressure, that is to say that no pressure gradient is applied along the chamber 1 10.
  • the current generator which feeds the resistors 155 via the electrodes 160 is then turned on to apply a longitudinal temperature gradient in the chamber 1 10.
  • FIG. 2 represents bubbles 205 and the path 210 of such a particle, between five points 215 successively observed over time (every 200 ms). As we observe, the particle moves towards the cold zone of the chamber 1 10.
  • the drainage rate of the continuous phase was measured between 0.7 to 2.6 mm. s “1 for temperature gradients between 2.2 and 7.0 K.mm “ 1 .
  • FIG. 3a shows a curve 255 representing the dimensionless average temperature gradient (dimensioned by the temperature gradient obtained in the stationary state) along the chamber 1 10 as a function of time.
  • FIG. 3b shows a curve 260 representing a dimensionless temperature profile (dimensioned by the maximum temperature) as a function of the longitudinal axis of the enclosure 1 10.
  • FIG. 4 represents a geometry 305 of foam before energizing the resistors 155.
  • the liquid phase is identified in clear while the bubbles constituting the foam are black.
  • FIG. 5 shows a geometry 355 of the same foam after 60 seconds of supply of the resistors 155, with a temperature gradient of 2.2 K / mm, for a cavity of the enclosure with a length of 2.5 mm, a width of 1, 5 mm and a thickness of 28 microns.
  • FIGS. 4 and 5 show that the liquid fraction decreases significantly over time.
  • FIG. 1 for a foam of FIG. 4 having an initial volume fraction of 35%, it is possible to drain more than 70% of the continuous phase in less than 30 seconds for a temperature gradient of 7.0 K / mm.
  • FIG. 6 shows a curve 405 of temporal evolution of the normalized liquid fraction (liquid fraction at time t / initial liquid fraction). It is observed that, in the embodiment indicated, the liquid fraction decreases exponentially during the first 10 seconds.
  • Figure 7 shows a curve 455 of evolution of the number of bubbles in the chamber 1 10, over time for a temperature gradient of seven K / mm. It is observed that beyond 60 seconds, the number of bubbles in the cavity decreases drastically with time, which is a signature of the maturation of the foam by diffusion of gas through the films.
  • the present invention thus also has applications to the curing of foam by application of a temperature gradient.
  • the inventors have determined that a calculation in scaling laws in the case where the cavity is placed vertically shows that the tangential stress induced by the application of a temperature gradient is of the same order of magnitude as the original pressure. hydrostatic at the level of a single bubble.
  • the present invention can therefore be implemented so that the thermocapillary effect slows or even stops or counterbalances the gravitational force density.
  • the present invention can thus be used to standardize the foam during its solidification, by counteracting the effect of gravity drainage or, on the contrary, to destabilize it in an accelerated manner, by reinforcing the effect of gravity drainage.
  • FIG. 8 shows, in a cavity oriented vertically with its least heated portion at the top, the successive positions 555 of a control particle of the
  • the vector g indicates the direction of the gravity and the vector V indicates the direction of the tangential stress and therefore the pumping of liquid.
  • Figure 8 shows that, in a context where gravity drainage occurs, it can be countered by thermocapillary pumping.
  • this particle moves vertically from bottom to top, showing that the gravity drainage can be reversed with a speed of about 1 10 ⁇ / s, or even lessened or canceled for lower temperature gradients.
  • Figure 9 shows steps of a particular embodiment of the device object of the present invention and its operation.
  • each resistor 615 is formed on at least one wall and at least one electrical connection 610 for connecting the resistors to an electrical source.
  • each resistor and electrical connection is formed by lithography, in which the resistors are produced by chromium evaporation (15 nm, heating resistor) and gold electrical connections (150 nm, conductive resistance) on a substrate, then etched into using an S1818 photoresist in ultraviolet light through a mask.
  • the etching comprises a step 610 for creating a connection between the heating resistors and the current generator (in gold: high electrical conduction, with a negligible Joule effect) and a step 615 for building resistors optimized in chromium.
  • a current generator is connected to the connectors.
  • a thin insulating coating is deposited, for example 40 microns thick PDMS on a wall intended to form the enclosure.
  • a Hele-Shaw cavity is formed in PDMS, for example at a height of 45 microns, with a width of 1.5 mm and a length of 2.5 mm, by sealing each wall carrying at least one resistance, for example using an air plasma or oxygen.
  • the enclosure is connected to a multiphase fluid source.
  • a step 640 one introduces or generates multiphasic fluid in the enclosure.
  • an electric current is applied through each resistor formed on a wall of the enclosure to form a temperature gradient inside the enclosure.
  • the multiphasic fluid is extracted during a step 650. It is noted that, during the extraction step, the residual multiphase fluid can be extracted alone, after drainage, the continuous phase alone, a combination of the two or even the liquid supplied from the outside in the multiphasic fluid, for example to moisten it (increase the liquid fraction in the case of foams), via a liquid reservoir placed upstream.
  • the present invention applies in particular to the control of:
  • FIG. 10 shows a particular embodiment, in a three-dimensional foam, of the device that is the subject of the present invention.
  • This device 705 comprises a tank, here cylindrical, provided with lateral heating means 710 and a lower heating means 715, which jointly apply a vertical temperature gradient to the multiphase fluid contained in the tank.
  • a means for generating this multiphase fluid 720 is provided in the bottom of the tank.
  • This generation means 720 is represented here as a set of two blades applying shear to generate a multiphase fluid.
  • FIG. 11 shows a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention applied to a solid foam production line or a solid containing gas inclusions.
  • the device 755 comprises, on a conveyor 770, a device 760 and a device 765 similar to that shown in FIG. 1, on an optionally different scale.
  • the device 760 applies a temperature gradient to the multiphasic fluid it contains to move at least one of the two phases.
  • the device 760 is moved by the conveyor 770 to the position of the device 765. In this position, the device 765 serves to solidify the multiphasic fluid it contains, for example by raising or lowering the temperature.
  • the next station is carried out the extraction of the multiphasic residual system, here of the solidified foam or the solid containing gas inclusions, by opening the device and removing the foam.
  • the temperature gradient is a relative value
  • the temperature gradient is maintained during the solidification of the foam.
  • the average temperature increases or decreases but the temperature gradient is maintained, which preserves the effect of thermocapillary drainage during the solidification of the foam.
  • FIG. 12 shows the evolution of the fraction of liquid, in%, over time for different temperature gradients, for a vertical enclosure.
  • the triangles forming the curve 805 show that the gravity drainage can be stopped when the temperature gradient exerts an upward force, which counterbalances the gravitational force.
  • the lozenges forming curve 810 show the effect of gravity alone, in the absence of a temperature gradient.
  • the circles forming the curve 815 show the antagonistic effect of the gravity and the temperature gradient when the latter dominates the first, leading to a drainage from the bottom to the top.
  • e is the thickness of the cavity
  • w is its width and L is its length.
  • is the continuous phase fraction.
  • Q is the pumped phase flux, the indices th and g refer, respectively, to the thermocapillary and gravitational contributions.
  • is the viscosity of the continuous phase
  • p is its density
  • is the initial continuous phase fraction
  • v x is the velocity projected in the longitudinal direction of the cavity
  • td is the characteristic drainage time; in both cases the indices th and g refer, respectively, to the thermocapillary and gravitational contributions.
  • the figure successively represents horizontally conducted experiments for a temperature gradient of: 1 K.mm- 1 represented by the hollow triangles 845; 1, 2 K.mm- 1 represented by the crosses 850; 2.2 K.mm- 1 represented by the solid diamonds 825, 3.5 K.mm- 1 represented by the hollow squares 820; 7 K.mm “1 represented by the solid circles 830.
  • the gravity-only experiments are represented with the hollow diamonds 840 and the experiments conducted with the gravity and a temperature gradient of 7 K.mm- 1 are represented by the hollow circles. 835.
  • an extraction means (not shown) of the multiphasic system, which extracts either the multiphasic fluid after at least partial displacement of at least one of its phases, or a multiphasic system comprising at least one solid phase, according to the application of the present invention.
  • the means 155, 710, 715 for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to get out of the enclosure at least half of one of the phases of the multiphase fluid. In embodiments, the means 155, 710, 715 for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to homogenize, in the enclosure , the phase distribution of the multiphasic fluid.
  • the temperature gradient generating means along the enclosure for causing a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to humidify the multiphasic fluid, increasing the liquid fraction in the case foam, since via a liquid reservoir placed upstream.
  • the dimensions and characteristics of the implementation device presented are not restrictive. The dimensions of the device can be adjusted according to the intended application, both for the size of the enclosure and those of the heating resistors. Similarly, the material constituting the enclosure must be adapted to the intended application according to, for example, its thermomechanical and / or chemical resistance. All the techniques making it possible to generate a temperature gradient are suitable, one can cite in particular, besides the Joule effect, the microwaves, the use of infrared, the solar storage, the induction, or the heating using a laser. In the case of Joule heating resistors, all conductive materials may be used in addition to chromium. Finally, the invention can be applied to all multiphase fluids consisting of at least two immiscible phases.
  • the multiphasic fluid can be generated outside the chamber, as illustrated in FIG. 1, then introduced into the chamber, but can also be generated in the chamber, as illustrated in FIG. 10, by means mechanical, chemical or physical.
  • Foams can be formed from such molten metals, for example by injecting gas or foaming agents capable of releasing gas, which creates bubbles during their in-situ decomposition.
  • An alternative method is to prepare supersaturated metal-gas systems under high pressure, and initiate bubble formation by controlling pressure or temperature.
  • metal foams can be formed by mixing a metal powder with a foaming agent and, after compression, by foaming the whole by melting the compact mixture. The direct foaming process continuously produces a large volume of low density foam. In addition, these foams are certainly cheaper than those produced from metallic cellular materials.
  • the present invention also applies to multiphase fluids made of foam.
  • foams form a "compact” network of bubbles, but certain applications (or development of materials) require introducing inclusions (gas cavities) into the material. Elastomers such as those used in the manufacture of coatings may be mentioned.
  • the present invention is applied to achieve a more uniform distribution of inclusions in the matrix by thermocapillary transport of inclusions. The difference with the case of foams is that the bubbles can move in the bullous liquid.
  • the tangential stress produced by the device induces a flow of the external phase to the bubbles, and by conservation of the mass, the bubbles move towards the hottest part of the liquid, where the surface tension is the lowest, in other words where the interfacial energy of each bubble is the lowest.
  • the direction of migration is of opposite direction.
  • the present invention also applies to the setting in motion in a multiphase fluid comprising a liquid in place of the gas in the two configurations mentioned either the continuous phase is set in motion (compact network of drops), or the drops are moved individually (no contact between adjacent drops).
  • the present invention also applies to the manufacture of materials involving drying dynamics in their manufacturing process (for example for structuring deposition of nanoparticles in menisci in the case of polymeric materials for flexible electronics) or for manufacturing new intelligent materials with a hydrodynamic response to an electrically controlled thermal action.
  • the temperature gradient can be generated on the edges of the enclosure via different heating techniques (Joule effect, pre-heated fluids, microwaves ).
  • the difference with what is described with reference to Figures 1 to 7 lies in the transient time of establishment of the temperature gradient. For example, at a scale of one meter it will take several tens of minutes for a conventional material (conductive metals such as copper).
  • the interface is set in motion by the temperature gradient relative to the center of mass of the bubble.

Abstract

The invention relates to a device (100) for configuring a multiphase fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, which comprises: a chamber (110) containing a multiphase fluid, a means (155) for generating a temperature gradient along the chamber in order to vary the surface tension of the separation surfaces along the chamber and to cause at least one of the phases of the multiphase fluid to move, and a means for extracting the multiphase system. In some embodiments, the means (155) for generating a temperature gradient comprises at least one electrical resistor formed on the surface of the chamber in order to provide a variable heat density along the wall of the chamber (110).

Description

DISPOSITIF DE DRAINAGE FORCÉ DE FLUIDE MULTIPHASIQUE  DEVICE FOR FORCED DRAINAGE OF MULTIPHASIC FLUID
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention vise un dispositif de drainage forcé de fluides multiphasiques. Elle s'applique notamment au domaine des mousses industrielles, des liquides bulleux, et des émulsions.  The present invention provides a device for forced drainage of multiphase fluids. It applies in particular to the field of industrial foams, bullous liquids, and emulsions.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
Les fluides multiphasiques sont constitué d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation. Les fluides multiphasiques comportent, en particulier, les mousses, les liquides bulleux et les émulsions. En ce qui concerne les mousses, elles sont impliquées dans de nombreux procédés industriels, que ce soit sous forme liquide, de shampooing, de bière, ou sous forme solide, tels que les mousses métalliques ou les mousses chocolatées. Ces matériaux ont été étudiés et caractérisés de longue date.  The multiphase fluids consist of at least two immiscible phases on both sides of separation surfaces. Multiphase fluids include, in particular, foams, bullous liquids and emulsions. As for foams, they are involved in many industrial processes, whether in liquid form, shampoo, beer, or in solid form, such as metal foams or chocolate foams. These materials have been studied and characterized for a long time.
Les mousses structurées sont d'un grand intérêt dans différents domaines, comme par exemple :  Structured foams are of great interest in different fields, for example:
- les mousses métalliques, pour leur haute résistance mécanique,  - metal foams, for their high mechanical strength,
- les catalyseurs, pour leur haut ratio de surface sur volume ou  catalysts, for their high surface area to volume ratio or
- les matériaux phononiques, pour leur capacité à absorber les sons.  - phononic materials, for their ability to absorb sounds.
Une des difficultés majeures dans la fabrication de ces matériaux concerne le contrôle de l'évolution de la mousse avant sa solidification. A l'inverse, d'autres applications requièrent la déstabilisation de mousses produites lors de processus industriels, tels que le traitement d'eaux usées.  One of the major difficulties in the manufacture of these materials is the control of the evolution of the foam before solidification. Conversely, other applications require the destabilization of foams produced during industrial processes, such as wastewater treatment.
L'évolution de la mousse dépend de trois phénomènes :  The evolution of the foam depends on three phenomena:
- le drainage dû à la gravité, qui mène à un gradient de la fraction liquide (la proportion de liquide étant plus élevée dans la partie basse de la mousse), drainage due to gravity, which leads to a gradient of the liquid fraction (the proportion of liquid being higher in the lower part of the foam),
- la diffusion de gaz à travers les films de liquide menant à une décroissance du nombre total de bulles et à un accroissement de leurs dimensions et la coalescence, c'est-à-dire la réunion, de bulles voisines. - The diffusion of gas through the liquid films leading to a decrease in the total number of bubbles and an increase in their dimensions and the coalescence, that is to say, the meeting, of neighboring bubbles.
Des publications récentes montrent que le contrôle de cette évolution est une question cruciale dans de nombreux domaines d'applications (voir, par exemple, A.-L Fameau, A. Saint-Jalmes, F. Cousin, B. Houinsou Houssou, B. Novales, L. Navailles, F. Nallet, C. Gaillard, F. Boué, et J.-P. Douliez. « Smart foams: Switching reversibility between ultrastable and unstable foams". Angew. Chem., 50, 8264-8269, 201 1 ; D. E. Moulton et J. A. Pelesko. « Reverse drainage of a magnetic soap film." Phys. Rev. E., 81 , 046320, 2010 et E. Chevallier, C. Monteux, F. Lequeux et C. Tribet. « Photofoams : remote control of foam destabilization by exposure to light using an azobenzene surfactant" Langmuir, 28, 2308-2312, 2012. Recent publications show that controlling this evolution is a crucial issue in many fields of application (see, for example, A.-L Fameau, A. Saint-Jalmes, F. Cousin, B. Houinsou Houssou, B. Novales, L. Navailles, F. Nallet, C. Gaillard, F. Boué, and J.-P. Douliez "Smart foams: Switching reversibility between ultrastable and unstable foams "Angew Chem., 50, 8264-8269, 201 1; DE Moulton and JA Pelesko." Reverse drainage of a magnetic soap film. " Phys. Rev. E., 81, 046320, 2010 and E. Chevallier, C. Monteux, F. Lequeux and C. Tribet. "Photofoams: remote control of foam destabilization by exposure to light using an azobenzene surfactant" Langmuir, 28, 2308-2312, 2012.
On connaît des méthodes pour drainer la phase liquide d'une mousse en incorporant des matériaux dans la mousse, tels que des particules magnétiques ou des surfactants photosensibles ou thermosensibles.  Methods for draining the liquid phase of a foam by incorporating materials into the foam, such as magnetic particles or photosensitive or thermosensitive surfactants, are known.
Cependant, outre leur coût, ces matériaux polluent la mousse et peuvent en modifier certaines propriétés physiques, chimiques, ou physico-chimiques.  However, besides their cost, these materials pollute the foam and can modify certain physical, chemical, or physicochemical properties.
OBJET DE L'INVENTION OBJECT OF THE INVENTION
Un des objets de la présente invention concerne la possibilité de contrôler le drainage de la mousse en appliquant un gradient de température dans la mousse.  One of the objects of the present invention concerns the possibility of controlling the drainage of the foam by applying a temperature gradient in the foam.
Selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif de configuration d'un fluide multiphasique constitué d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation, qui comporte :  According to a first aspect, the present invention provides a device for configuring a multiphase fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, which comprises:
- une enceinte contenant un fluide multiphasique,  an enclosure containing a multiphase fluid,
- un moyen de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour faire varier la tension de surface des surfaces de séparation le long de l'enceinte et provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique et  a means for generating a temperature gradient along the enclosure for varying the surface tension of the separation surfaces along the enclosure and causing a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid and
- un moyen d'extraction du système multiphasique.  a means for extracting the multiphase system.
Les inventeurs ont, en effet, découvert que les forces de thermocapillarité provoquent un drainage d'une phase, par exemple liquide, à une vitesse relativement élevée. Par exemple, pour une mousse ayant une fraction liquide initiale de 35 %, le dispositif objet de la présente invention permet de drainer 70 % de la phase liquide en moins de 30 secondes.  The inventors have, in fact, discovered that the thermocapillarity forces cause drainage of a phase, for example liquid, at a relatively high speed. For example, for a foam having an initial liquid fraction of 35%, the device that is the subject of the present invention makes it possible to drain 70% of the liquid phase in less than 30 seconds.
On note que le système multiphasique peut comporter au moins une phase liquide, ou au moins une phase gazeuse.  It is noted that the multiphasic system may comprise at least one liquid phase, or at least one gaseous phase.
Dans le cas des applications de l'invention à une monocouche de bulles placée dans un système s'étendant essentiellement dans deux dimensions horizontales, on profite, en outre, de l'absence de drainage gravitaire le long de deux bulles adjacentes, seul le drainage thermocapillaire opérant dans cette configuration. Dans des modes de réalisation, le moyen de génération d'un gradient de température comporte au moins une résistance électrique formée à la surface de l'enceinte pour fournir une densité de chaleur variable le long d'une paroi de l'enceinte. In the case of the applications of the invention to a monolayer of bubbles placed in a system extending essentially in two horizontal dimensions, it is also advantageous to have no gravity drainage along two adjacent bubbles, only the drainage. thermocapillary operating in this configuration. In embodiments, the temperature gradient generation means comprises at least one electrical resistance formed on the surface of the enclosure to provide a variable heat density along a wall of the enclosure.
L'intérêt de ce moyen de génération de gradient de température est d'avoir un temps transitoire très court.  The advantage of this means of generating a temperature gradient is to have a very short transient time.
Dans des applications à grande échelle, le gradient de température peut être généré sur les bords d'une enceinte via différentes techniques de chauffage (effet Joule, fluides pré-chauffés, micro-ondes...). La différence réside dans le temps transitoire d'établissement du gradient de température. Par exemple, à l'échelle d'un mètre il faudra plusieurs dizaines de minutes pour un matériau classique (métaux conducteurs tels que le cuivre).  In large-scale applications, the temperature gradient can be generated on the edges of an enclosure via different heating techniques (Joule effect, pre-heated fluids, microwaves ...). The difference lies in the transient time of establishing the temperature gradient. For example, at a scale of one meter it will take several tens of minutes for a conventional material (conductive metals such as copper).
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de génération du fluide multiphasique en amont de l'enceinte.  In embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises means for generating the multiphase fluid upstream of the enclosure.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de la présente invention comporte un moyen de génération du fluide multiphasique à l'intérieur de l'enceinte.  In embodiments, the device that is the subject of the present invention comprises means for generating the multiphase fluid inside the enclosure.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir de la mousse.  In embodiments, the multiphasic fluid generating means is configured to provide foam.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir un liquide bulleux.  In embodiments, the multiphasic fluid generating means is configured to provide a bullous liquid.
On rappelle ici qu'un liquide bulleux est un liquide dans lequel des bulles sont majoritairement non jointives avec les bulles voisines.  It is recalled here that a bullous liquid is a liquid in which bubbles are predominantly non-contiguous with neighboring bubbles.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir une émulsion.  In embodiments, the multiphasic fluid generating means is configured to provide an emulsion.
Dans des modes de réalisation, le dispositif objet de l'invention comporte un moyen de solidification du fluide multiphasique.  In embodiments, the device that is the subject of the invention comprises a means for solidifying the multiphase fluid.
Dans des modes de réalisation, le moyen génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour faire sortir de l'enceinte au moins la moitié d'une des phases du fluide multiphasique.  In embodiments, the means for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to cause at least half of the enclosure to leave the enclosure. one of the phases of the multiphase fluid.
Il s'agit du cas d'une enceinte ouverte sans réservoir de liquide en amont. This is the case of an open chamber without upstream liquid reservoir.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération de gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour humidifier le fluide multiphasique, en augmentant la fraction liquide dans le cas des mousses, depuis via un réservoir de liquide placé en amont. In embodiments, the temperature gradient generating means along the enclosure for causing a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to humidify the fluid. multiphasic, increasing the liquid fraction in the case of foams, since via an upstream liquid reservoir.
Il s'agit du cas d'une enceinte ouverte avec un réservoir de liquide en amont. This is the case of an open chamber with a liquid reservoir upstream.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour homogénéiser, dans l'enceinte, la répartition des phases du fluide multiphasique. In embodiments, the means for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to homogenize, in the enclosure, the phase distribution. multiphase fluid.
Ces modes de réalisation s'appliquent aux enceintes ouvertes, aux enceintes fermées et, en particulier aux cas où l'une des phases, au moins, subit l'effet de la gravité terrestre, en contrecarrant cet effet par l'effet thermocapillaire.  These embodiments apply to open enclosures, closed enclosures and, in particular, where at least one of the phases experiences the effect of earth's gravity, counteracting this effect by the thermocapillary effect.
On réalise ainsi une ligne continue de production, par exemple de mousse uniformisée, de mousse déstabilisée ou d'élastomère comportant des bulles uniformément réparties.  This produces a continuous production line, for example standardized foam, destabilized foam or elastomer with uniformly distributed bubbles.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de configuration d'un fluide multiphasique constitué d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation, qui comporte :  According to a second aspect, the present invention provides a method for configuring a multiphasic fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, which comprises:
- une étape de constitution d'une enceinte remplie de fluide multiphasique, a step of constituting a chamber filled with multiphase fluid,
- une étape de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour faire varier la tension de surface des surfaces de séparation le long de l'enceinte et provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique et a step of generating a temperature gradient along the enclosure for varying the surface tension of the separation surfaces along the enclosure and causing a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid and
- une étape d'extraction du système multiphasique.  a step of extracting the multiphase system.
Les avantages, buts et caractéristiques particuliers de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici.  The advantages, aims and particular characteristics of this method being similar to those of the device object of the present invention, they are not recalled here.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit d'au moins un mode de réalisation particulier du dispositif et du procédé objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :  Other advantages, objects and features of the invention will emerge from the description which follows of at least one particular embodiment of the device and method that are the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 2 représente, sous forme d'une photographie, le parcours d'une particule témoin dans le dispositif illustré en figure 1 , pendant qu'elle suit l'écoulement thermocapillaire, FIG. 1 represents, schematically, a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention, FIG. 2 represents, in the form of a photograph, the path of a control particle in the device illustrated in FIG. 1, while it follows the thermocapillary flow,
- les figures 3a et 3b représentent, respectivement, une courbe représentant un gradient de température et une courbe représentant un profil de température correspondant le long d'un axe longitudinal d'une enceinte illustrée en figure 1 ,  FIGS. 3a and 3b show, respectively, a curve representing a temperature gradient and a curve representing a corresponding temperature profile along a longitudinal axis of an enclosure illustrated in FIG. 1;
- les figures 4 et 5 représentent, sous forme de photographies, des mousses en début et au cours du fonctionnement du dispositif objet de la présente invention, montrant la décroissance de la fraction liquide,  FIGS. 4 and 5 represent, in the form of photographs, foams at the beginning and during the operation of the device which is the subject of the present invention, showing the decrease of the liquid fraction,
- la figure 6 représente, au cours du temps, l'évolution de la fraction volumique de la phase liquide dans le dispositif illustré en figure 1 ,  FIG. 6 represents, over time, the evolution of the volume fraction of the liquid phase in the device illustrated in FIG. 1;
- la figure 7 représente, au cours du temps, une évolution du nombre de bulles dans le dispositif illustré en figure 1 ,  FIG. 7 shows, over time, an evolution of the number of bubbles in the device illustrated in FIG. 1;
- la figure 8 représente, sous forme de photographies, le déplacement d'une particule témoin dans le dispositif illustré en figure 1 , avec une enceinte placée verticalement,  FIG. 8 represents, in the form of photographs, the displacement of a control particle in the device illustrated in FIG. 1, with an enclosure placed vertically,
- la figure 9 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du dispositif illustré en figure 1 et de son fonctionnement, - la figure 10 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier, dans une mousse en trois dimensions, de la présente invention,  FIG. 9 represents, in the form of a logic diagram, steps of a particular embodiment of the device illustrated in FIG. 1 and of its operation; FIG. 10 shows, schematically, a particular embodiment in a foam; in three dimensions, of the present invention,
- la figure 1 1 représente, schématiquement, une ligne de production de mousse configurée en mettant en œuvre la présente invention,  FIG. 11 represents, schematically, a foam production line configured by implementing the present invention,
- la figure 12 représente, sous forme de successions de points et de courbes d'interpolation, des évolutions temporelles de fractions liquides, dans trois configurations et  FIG. 12 represents, in the form of successions of points and interpolation curves, temporal evolutions of liquid fractions, in three configurations and
- la figure 13 représente, sous forme de successions de points, une comparaison d'un modèle et de résultats expérimentaux. DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION  FIG. 13 represents, in the form of successions of points, a comparison of a model and experimental results. DESCRIPTION OF EXAMPLES OF EMBODIMENT OF THE INVENTION
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l'échelle.  As of now, we note that the figures are not to scale.
D'une manière générale, l'invention concerne le contrôle du drainage de fluides multiphasiques, par exemple de mousses, par application d'un gradient de température dans cette mousse. Les fluides multiphasiques sont constitués d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation, ou interfaces. Le gradient de température provoque un gradient de tension de surface des bulles, connu sous le nom d'effet Marangoni. In general, the invention relates to the control of the drainage of multiphase fluids, for example foams, by applying a temperature gradient in this foam. Multiphasic fluids consist of least two immiscible phases on either side of separation surfaces, or interfaces. The temperature gradient causes a bubble surface tension gradient, known as the Marangoni effect.
Dans la description, on décrit principalement un mode de réalisation de la présente invention appliqué à une mousse en deux dimensions, c'est-à-dire que la mousse est constituée d'une monocouche de bulles placée entre deux plaques dont la distance qui les sépare est d'environ au moins et préférentiellement au moins un ordre de grandeur plus petit que les autres dimensions. De plus, l'épaisseur de la mousse correspond à l'axe vertical, ce qui réduit l'effet de la gravité par rapport au cas où l'une des autres dimensions est verticale. Cependant, la présente invention ne se limite pas à des applications à des mousses en deux dimensions mais s'étend, au contraire, à toutes les configurations de fluides multiphasiques, mousses, liquides bulleux et émulsions susceptibles d'être soumises à un gradient de température et également, dans certaines configurations, à la gravité.  In the description, one embodiment of the present invention is mainly applied to a foam in two dimensions, that is to say that the foam consists of a monolayer of bubbles placed between two plates whose distance which separates is at least about and preferably at least an order of magnitude smaller than the other dimensions. In addition, the thickness of the foam corresponds to the vertical axis, which reduces the effect of gravity compared to the case where one of the other dimensions is vertical. However, the present invention is not limited to two-dimensional foam applications but extends, on the contrary, to all configurations of multiphase fluids, foams, bullous liquids and emulsions liable to be subjected to a temperature gradient. and also, in some configurations, to gravity.
Ci-dessous, nous nous concentrons sur une mousse en deux dimensions en micro confinement, c'est-à-dire située entre deux plaques parallèles séparées par un interstice de moins de 100 microns, par exemple d'environ 30 microns.  Below, we focus on a foam in two dimensions in micro confinement, that is to say located between two parallel plates separated by a gap of less than 100 microns, for example about 30 microns.
L'étude de mousse en deux dimensions a été largement analysée à la fois théoriquement et expérimentalement depuis les premières expériences de Plateau en 1873. L'avantage d'étudier les mousses en deux dimensions tient notamment en l'absence de drainage gravitaire si les deux plaques formant l'enceinte sont positionnées horizontalement. A une échelle millimétrique ou supérieure, la géométrie d'une mousse sèche consiste en bulles séparées par des films de hauteur globalement égale à la hauteur de l'interstice séparant les deux plaques. Dans ce cas, il existe un accord général entre théorie et expérience pour le vieillissement des mousses, qui est essentiellement gouverné par la loi de Von Neumann, lié au processus de diffusion de gaz à travers les films comme précisé en introduction. A une échelle micrométrique, la loi de Von Neumann est encore observée avec un coefficient de diffusion effectif environ un ordre de grandeur plus petit qu'à l'échelle millimétrique.  The two-dimensional foam study has been extensively analyzed both theoretically and experimentally since Plateau's first experiments in 1873. The advantage of studying two-dimensional foams is in particular the absence of gravity drainage if both plates forming the enclosure are positioned horizontally. On a millimeter scale or higher, the geometry of a dry foam consists of bubbles separated by films of height generally equal to the height of the gap separating the two plates. In this case, there is a general agreement between theory and experiment for the aging of foams, which is essentially governed by Von Neumann's law, related to the process of diffusion of gases through films as specified in the introduction. At a micrometric scale, Von Neumann's law is still observed with an effective diffusion coefficient about an order of magnitude smaller than on a millimetric scale.
Les inventeurs ont montré que cette divergence découle de la géométrie de la micro mousse à deux dimensions : même si la mousse possède la géométrie d'une mousse sèche dans le plan d'observation, elle possède une structure humide dans le plan transversal (présence d'une ligne de contact au lieu d'un film entre deux bulles adjacentes). The inventors have shown that this divergence stems from the geometry of the two-dimensional micro-foam: even if the foam has the geometry of a dry foam in the observation plane, it has a wet structure in the transverse plane (presence of a line of contact instead of a film between two adjacent bubbles).
Dans la suite de la description, on présente un système capable de forcer le drainage de la phase liquide en utilisant une contrainte thermocapillaire. Cette contrainte thermocapillaire est générée par l'application d'un gradient de température, préférentiellement constant, c'est-à-dire d'une dérivée constante de la température par rapport à la distance parcourue sur un axe longitudinal de l'enceinte.  In the remainder of the description, a system capable of forcing the drainage of the liquid phase using a thermocapillary stress is presented. This thermocapillary stress is generated by the application of a temperature gradient, preferably constant, that is to say a constant derivative of the temperature with respect to the distance traveled on a longitudinal axis of the enclosure.
Dans des modes de réalisation, un motif optimisé de résistances fournit un gradient de température élevé avec un profil linéaire. Ce motif est décrit dans les publications suivantes :  In embodiments, an optimized resistance pattern provides a high temperature gradient with a linear profile. This motif is described in the following publications:
- B. Selva, J. Marchalot, M.-C. Jullien. "An optimized resistor pattern for température gradient control in microfluidics." Journal of Micromechanics and Microengineering, 19, 065002, 2009 et  - B. Selva, J. Marchalot, M.-C. Jullien. "An optimized resistor pattern for temperature gradient control in microfluidics." Journal of Micromechanics and Microengineering, 19, 065002, 2009 and
- V. Miralles, A. Huerre, F. Malloggi, M.-C. Jullien. "A review on heating and température control in microfluidic Systems: techniques and applications." MDPI V. Miralles, A. Huerre, F. Malloggi, M.-C. Jullien. "A review on heating and temperature control in microfluidic Systems: techniques and applications." MDPI
Diagnostics, 3, 33-67, 2013. Diagnostics, 3, 33-67, 2013.
Dans le dispositif objet de la présente invention, les forces thermocapillaires génèrent un drainage forcé de la phase liquide des mousses avec une haute vélocité (vélocité millimétrique dans un canal micro fluidique) : pour une mousse dont la fraction de la phase liquide initiale est de 35 %, plus de 70 % de la phase liquide a été drainée en moins de 30 secondes. Il est donc possible d'avoir un contrôle efficace et rapide de la fraction liquide de la mousse, par la simple utilisation d'un gradient de température.  In the device which is the subject of the present invention, the thermocapillary forces generate a forced drainage of the liquid phase of the foams with a high velocity (millimetric velocity in a microfluidic channel): for a foam whose fraction of the initial liquid phase is 35 %, more than 70% of the liquid phase was drained in less than 30 seconds. It is therefore possible to have effective and rapid control of the liquid fraction of the foam, by the simple use of a temperature gradient.
On décrit, ci-après, un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention.  Hereinafter, a particular embodiment of the device which is the subject of the present invention is described.
Comme illustré en figure 1 , ce dispositif 100 comporte deux parties :  As illustrated in FIG. 1, this device 100 has two parts:
- un système 105 de focalisation de flux générant des bulles et  a flow focusing system 105 generating bubbles and
- une enceinte 1 10 comportant une mousse statique 1 15 entre une entrée 120 et une sortie 125.  an enclosure 1 10 comprising a static foam 1 15 between an inlet 120 and an outlet 125.
Le système 105 et l'enceinte 1 10 sont connectés avec un tube capillaire 130. The system 105 and the enclosure 1 10 are connected with a capillary tube 130.
Le système 105 est décrit, par exemple, dans la publication Ganan-Calvo A. M. et Gordillo J. M., « Perfectly monodisperse microbubbling by capillary flow focusing », Phys. Rev. Lett., 87 2001 274501 . Le système 105 de focalisation de flux comporte une intersection 135 à travers un canal 140, dans laquelle la phase continue entre de chaque côté d'une arrivée 145 de phase dispersée. Garstecki et al. (P. Garstecki, M.J. Fuerstman, H. A. Stone, G. M. Whitesides. "Formation of droplets and bubbles in a microfluidic T- junction-scaling and mechanism of break-up." Lab Chip, 6, 437-446, 2006.) ont montré que la dispersité des tailles de bulles générées par cette procédure peut être contrôlée par différents débits de liquides et de gaz. The system 105 is described, for example, in the publication Ganan-Calvo AM and Gordillo JM, "Perfectly monodisperse microbubbling by capillary flow focusing", Phys. Rev. Lett., 87 2001 274501. The flux focusing system 105 has an intersection 135 through a channel 140, in which the continuous phase enters on either side of a dispersed phase inlet 145. Garstecki et al. (P. Garstecki, MJ Fuerstman, HA Stone, GM Whitesides. "Training of droplets and bubbles in a microfluidic T-junction-scaling and break-up mechanism." Lab Chip, 6, 437-446, 2006.) showed that the dispersity of the bubble sizes generated by this procedure can be controlled by different flow rates of liquids and gases.
L'enceinte 1 10 fabriquée, par exemple, par lithographie douce, porte sur au moins une paroi 150, une résistance 155 fabriquée, par exemple par lithographie. La procédure pour fabriquer un microsystème par lithographie douce est détaillée dans Xia Y. et Whitesides G. M., « Soft Lithography », Angew. Chem., Int. Ed., 37 1998 550.  The enclosure 1 10 manufactured, for example, by soft lithography, covers at least one wall 150, a resistor 155 manufactured, for example by lithography. The procedure for making a micro-system by soft lithography is detailed in Xia Y. and G. Whitesides, "Soft Lithography," Angew. Chem., Int. Ed., 37 1998 550.
Les résistances 155 et les connexions électriques 1 60 sont produites par évaporation respectivement de chrome (15 nm, résistance chauffante) et d'or (150 nm, résistance conductrice) sur un substrat (en anglais « wafer »), puis gravées en utilisant une résine photosensible (Microposit S181 8, marques déposées) suivant une exposition ultraviolette à travers un masque. La gravure implique deux étapes : (i) la première créé une connexion entre les résistances chauffantes et le générateur de courant (en or : haute conduction électrique, avec un effet Joule négligeable) et (ii) la deuxième étape comporte la construction des résistances optimisées en chrome.  The resistors 155 and the electrical connections 1 60 are produced by evaporation of chromium (15 nm, heating resistor) and gold (150 nm, conductive resistance) respectively on a substrate (in English "wafer") and then etched using a photoresist (Microposit S181 8, registered trademarks) following ultraviolet exposure through a mask. Engraving involves two steps: (i) the first creates a connection between the heating resistors and the current generator (in gold: high electrical conduction, with a negligible Joule effect) and (ii) the second stage involves the construction of optimized resistors in chrome.
Comme illustré en figure 1 , les résistances 155 sont orthogonales à la direction principale de l'enceinte 1 10 représentée par une flèche à droite de la figure 1 . Cette flèche est orientée selon le gradient de température. On observe que les sections des résistances 155 sont décroissantes de haut en bas de la figure 1 . Ainsi, échauffement de la résistance 155 représentée le plus en haut de la figure 1 est inférieur à celui de la résistance suivante et ainsi de suite jusqu'à la dernière résistance 155, représentée le plus en bas en figure 1 .  As illustrated in FIG. 1, the resistors 155 are orthogonal to the main direction of the enclosure 1 10 represented by an arrow to the right of FIG. 1. This arrow is oriented according to the temperature gradient. It is observed that the sections of the resistors 155 are decreasing from top to bottom of FIG. Thus, heating of the resistor 155 shown at the top of Figure 1 is less than that of the next resistor and so on until the last resistor 155, shown at the bottom in Figure 1.
Des connecteurs en or 160 sont disposés à chaque extrémité de chaque résistance 155. Un générateur de courant 165 est relié aux connecteurs 160.  Gold connectors 160 are disposed at each end of each resistor 155. A current generator 165 is connected to the connectors 160.
Le gradient de température obtenu avec les résistances 155 est constant le long des 2,5 mm de la longueur de la cavité, comme illustré en figure 3b. Les résistances chauffantes 155 sont isolées électriquement par un revêtement fin. Par exemple ce revêtement fin est un revêtement de 40 microns d'épaisseur de Polydiméthylsiloxane (« PDMS »). The temperature gradient obtained with the resistors 155 is constant along the 2.5 mm length of the cavity, as illustrated in FIG. 3b. The heating resistors 155 are electrically insulated by a thin coating. For example this Thin coating is a 40 micron thick coating of Polydimethylsiloxane ("PDMS").
Dans le mode de réalisation expérimental, une cellule de Hele-Shaw en PDMS, d'une hauteur de 45 microns, d'une largeur de 1 ,5 mm et d'une longueur de 2,5 mm dans le plan horizontal, est ensuite scellée au substrat contenant les résistances chauffantes en utilisant un plasma d'air ou d'oxygène, pour former l'enceinte 1 10.  In the experimental embodiment, a 45-micron Hele-Shaw PDMS cell with a width of 1.5 mm and a length of 2.5 mm in the horizontal plane is then sealed to the substrate containing the heating resistors using an air or oxygen plasma, to form the enclosure 1 10.
Les fluides multiphasiques sont constitués d'au moins deux fluides non miscibles. Dans le mode de réalisation proposé, les bulles d'air générées dans le système 105 de focalisation de flux sont introduites dans l'enceinte 1 10 à travers le tube capillaire 130. La phase liquide continue est composée, par exemple, d'eau déionisée (91 ,04 % en masse), glycérol (5,68 % en masse), un surfactant anionique (SDS 0,26 % en masse) et du dioxyde de titane (3,00 % en masse).  The multiphase fluids consist of at least two immiscible fluids. In the proposed embodiment, the air bubbles generated in the flux focusing system 105 are introduced into the chamber 1 through the capillary tube 130. The continuous liquid phase is composed, for example, of deionized water (91.0% by weight), glycerol (5.68% by weight), an anionic surfactant (SDS 0.26% by weight) and titanium dioxide (3.00% by weight).
La concentration du surfactant est donc de 9 mmol/L, ce qui est juste au dessus de la concentration micellaire critique (cmc d'environ 8 mmol/L à 20 ° C). La tension de surface de la solution avec l'air a été mesurée par la méthode de la plaque de Wilhelmy et vaut 30,2 mN.m"1 à 25 ° C. La dépendance à la température dy/dT est évaluée à -2.06 10"4 N.m"1.K"1 avec la même méthode décrite dans le document B. Selva, J. Marchalot, M.-C. Jullien. « An optimized resistor pattern for température gradient control in microfluidics." Journal of Micromechanics and Microengineering, 19, 065002, 2009, en incorporant un bain thermostaté. The concentration of the surfactant is therefore 9 mmol / L, which is just above the critical micelle concentration (cmc of about 8 mmol / L at 20 ° C). The surface tension of the solution with air was measured by the Wilhelmy plate method and is 30.2 mN.m -1 at 25 ° C. The temperature dependence dy / dT is evaluated at -2.06 10 "4 Nm " 1 .K "1 with the same method described in B. Selva, J. Marchalot, M.- C. Jullien. An optimized resistor pattern for temperature gradient control in microfluidics. Journal of Micromechanics and Microengineering, 19, 065002, 2009, incorporating a thermostatic bath.
Le bain thermostaté est un dispositif commercial (par exemple de la marque déposée « Julabo ») permettant de réguler la température d'un liquide contenu dans une enceinte. Il est composé d'une enceinte, d'une résistance de chauffe et d'un thermocouple permettant un asservissement en température du liquide contenu dans l'enceinte. Pour la mesure de tension de surface, les deux fluides sont placés dans une cuve, dite de mesure, dans laquelle la plaque de Whilelmy est plongée. Cette cuve contient des parois-enceinte dans lesquelles un liquide peut circuler. Une pompe équipée de raccords permet d'acheminer le liquide thermostaté vers les parois-enceinte de la cuve de mesure, permettant ainsi de thermostater les deux phases contenues dans la cuve de mesure.  The thermostatic bath is a commercial device (for example of the trademark "Julabo") for regulating the temperature of a liquid contained in an enclosure. It consists of an enclosure, a heating resistor and a thermocouple for temperature control of the liquid contained in the enclosure. For the measurement of surface tension, the two fluids are placed in a tank, called measuring, in which the Whilelmy plate is immersed. This tank contains enclosure walls in which a liquid can circulate. A pump equipped with connections enables the thermostatic liquid to be conveyed to the chamber walls of the measuring tank, thus making it possible to thermostate the two phases contained in the measurement vessel.
Quand l'enceinte 1 10 est intégralement remplie par les bulles, une mousse statique est produite dans l'enceinte en déconnectant le tube capillaire ou en arrêtant le flux de mousse qu'il véhicule. Dans le premier cas, la pression à la fois à l'arrivée et à la sortie de l'enceinte 1 10 est égale à la pression atmosphérique, c'est-à-dire qu'aucun gradient de pression n'est appliqué le long de l'enceinte 1 10. De plus, il n'y a pas de réservoir de liquide en amont du flux initié dans la phase continue de la mousse, ce qui entraîne l'assèchement de la mousse lors du drainage. Le générateur de courant qui alimente les résistances 155 via les électrodes 160 est ensuite mis en marche pour appliquer un gradient de température longitudinal dans l'enceinte 1 10. When the chamber 1 10 is completely filled with bubbles, a static foam is produced in the chamber by disconnecting the capillary tube or stopping the flow of foam that it conveys. In the first case, the pressure on both the arrival and at the outlet of the chamber 1 10 is equal to the atmospheric pressure, that is to say that no pressure gradient is applied along the chamber 1 10. Moreover, there is There is no reservoir of liquid upstream of the flow initiated in the continuous phase of the foam, which causes the drying of the foam during drainage. The current generator which feeds the resistors 155 via the electrodes 160 is then turned on to apply a longitudinal temperature gradient in the chamber 1 10.
La vitesse de la phase continue (ici la phase liquide) dans la mousse à laquelle on applique un gradient de température a été estimée en incorporant des particules de très petite dimension dans la mousse et en suivant leur parcours au cours du temps. La figure 2 représente des bulles 205 et le parcours 210 d'une telle particule, entre cinq points 215 observés successivement au cours du temps (toutes les 200 ms). Comme on l'observe, la particule se déplace vers la zone froide de l'enceinte 1 10.  The speed of the continuous phase (here the liquid phase) in the foam to which a temperature gradient is applied has been estimated by incorporating very small particles in the foam and following their course over time. FIG. 2 represents bubbles 205 and the path 210 of such a particle, between five points 215 successively observed over time (every 200 ms). As we observe, the particle moves towards the cold zone of the chamber 1 10.
Dans le cas du mode de réalisation illustré en figure 1 , la vitesse de drainage de la phase continue a été mesurée entre 0,7 to 2,6 mm. s"1 pour des gradients de température entre 2,2 et 7,0 K.mm"1. In the case of the embodiment illustrated in FIG. 1, the drainage rate of the continuous phase was measured between 0.7 to 2.6 mm. s "1 for temperature gradients between 2.2 and 7.0 K.mm " 1 .
On observe, en figure 3a, une courbe 255 représentant le gradient de température moyen sans dimension (adimensionné par le gradient de température obtenu à l'état stationnaire) le long de l'enceinte 1 10, en fonction du temps. On observe, en figure 3b, une courbe 260 représentant un profil de température sans dimension (adimensionnée par la température maximale) en fonction de l'axe longitudinal de l'enceinte 1 10.  FIG. 3a shows a curve 255 representing the dimensionless average temperature gradient (dimensioned by the temperature gradient obtained in the stationary state) along the chamber 1 10 as a function of time. FIG. 3b shows a curve 260 representing a dimensionless temperature profile (dimensioned by the maximum temperature) as a function of the longitudinal axis of the enclosure 1 10.
La figure 4 représente une géométrie 305 de mousse avant mise sous tension des résistances 155. La phase liquide est identifiée en clair tandis que les bulles constituant la mousse sont noires. La figure 5 représente une géométrie 355 de la même mousse après 60 secondes d'alimentation électrique des résistances 155, avec un gradient de température de 2,2 K/mm, pour une cavité de l'enceinte d'une longueur de 2,5 mm, une largeur de 1 ,5 mm et une épaisseur de 28 microns.  FIG. 4 represents a geometry 305 of foam before energizing the resistors 155. The liquid phase is identified in clear while the bubbles constituting the foam are black. FIG. 5 shows a geometry 355 of the same foam after 60 seconds of supply of the resistors 155, with a temperature gradient of 2.2 K / mm, for a cavity of the enclosure with a length of 2.5 mm, a width of 1, 5 mm and a thickness of 28 microns.
Du fait qu'il n'y a pas de réservoir de liquide en amont de l'enceinte 1 10, la phase continue extraite de la cavité par le drainage n'est pas régénérée. La comparaison des figures 4 et 5 montre que la fraction liquide décroît significativement au cours du temps. Dans le mode de réalisation de la figure 1 , pour une mousse de la figure 4 ayant une fraction volumique initiale de 35 %, il est possible de drainer plus de 70% de la phase continue en moins de 30 secondes pour un gradient de température de 7,0 K/mm. La figure 6 montre une courbe 405 d'évolution temporelle de la fraction liquide normalisée (fraction liquide à l'instant t / fraction liquide initiale). On observe que, dans le mode de réalisation indiqué, la fraction liquide décroît exponentiellement au cours des 10 premières secondes. Because there is no liquid reservoir upstream of the chamber 1 10, the continuous phase extracted from the cavity by the drainage is not regenerated. The comparison of FIGS. 4 and 5 shows that the liquid fraction decreases significantly over time. In the embodiment of FIG. 1, for a foam of FIG. 4 having an initial volume fraction of 35%, it is possible to drain more than 70% of the continuous phase in less than 30 seconds for a temperature gradient of 7.0 K / mm. FIG. 6 shows a curve 405 of temporal evolution of the normalized liquid fraction (liquid fraction at time t / initial liquid fraction). It is observed that, in the embodiment indicated, the liquid fraction decreases exponentially during the first 10 seconds.
La figure 7 présente une courbe 455 d'évolution du nombre de bulles dans l'enceinte 1 10, au cours du temps pour un gradient de température de sept K/mm. On observe qu'au-delà de 60 secondes, le nombre de bulles dans la cavité diminue drastiquement avec le temps, ce qui est une signature du mûrissement de la mousse par diffusion de gaz à travers les films.  Figure 7 shows a curve 455 of evolution of the number of bubbles in the chamber 1 10, over time for a temperature gradient of seven K / mm. It is observed that beyond 60 seconds, the number of bubbles in the cavity decreases drastically with time, which is a signature of the maturation of the foam by diffusion of gas through the films.
Des travaux portant sur le mûrissement d'une mousse dans une cavité de Hele-Shaw ont déjà été menés (J. Marchalot et al., EPL 83, 64006 (2008)) et montrent que le nombre de bulles à l'intérieur de la cavité était inversement proportionnel au temps d'expérience. Lorsque la mousse est soumise à un gradient de température, ce qui induit un écoulement de la phase externe, le nombre de bulles semble décroître linéairement avec le temps. L'application d'un gradient de température semble donc influencer la dynamique de mûrissement de la mousse.  Work on the maturation of a foam in a Hele-Shaw cavity has already been carried out (J. Marchalot et al., EPL 83, 64006 (2008)) and show that the number of bubbles inside the cavity was inversely proportional to the time of experience. When the foam is subjected to a temperature gradient, which induces a flow of the external phase, the number of bubbles seems to decrease linearly with time. The application of a temperature gradient therefore seems to influence the ripening dynamics of the foam.
La présente invention présente donc aussi des applications au mûrissement de mousse par application d'un gradient de température.  The present invention thus also has applications to the curing of foam by application of a temperature gradient.
On observe notamment, en figure 7, une pente moyenne 460 relativement linéaire de décroissance du nombre de bulles dans l'enceinte.  In FIG. 7, a relatively linear average slope of decrease of the number of bubbles in the chamber is observed in particular.
Les inventeurs ont déterminé qu'un calcul en lois d'échelles dans le cas où la cavité est placée verticalement montre que la contrainte tangentielle induite par l'application d'un gradient de température est du même ordre de grandeur que la pression d'origine hydrostatique qui s'exerce au niveau d'une bulle unique.  The inventors have determined that a calculation in scaling laws in the case where the cavity is placed vertically shows that the tangential stress induced by the application of a temperature gradient is of the same order of magnitude as the original pressure. hydrostatic at the level of a single bubble.
La présente invention peut donc être mise en œuvre pour que l'effet thermocapillaire freine, voire stoppe ou contrebalance la force volumique d'origine gravitaire. La présente invention peut ainsi être utilisée pour uniformiser la mousse pendant sa solidification, en contrecarrant l'effet du drainage gravitaire ou, au contraire, pour la déstabiliser de manière accélérée, en renforçant l'effet du drainage gravitaire. La figure 8 montre, dans une cavité orientée verticalement avec sa partie la moins chauffée en haut, les positions successives 555 d'une particule témoin du The present invention can therefore be implemented so that the thermocapillary effect slows or even stops or counterbalances the gravitational force density. The present invention can thus be used to standardize the foam during its solidification, by counteracting the effect of gravity drainage or, on the contrary, to destabilize it in an accelerated manner, by reinforcing the effect of gravity drainage. FIG. 8 shows, in a cavity oriented vertically with its least heated portion at the top, the successive positions 555 of a control particle of the
m  m
drainage. Le vecteur g indique la direction de la gravité et le vecteur V indique la direction de la contrainte tangentielle et donc du pompage de liquide. drainage. The vector g indicates the direction of the gravity and the vector V indicates the direction of the tangential stress and therefore the pumping of liquid.
La figure 8 montre que, dans un contexte où le drainage gravitaire a lieu, il peut être contré grâce au pompage thermocapillaire.  Figure 8 shows that, in a context where gravity drainage occurs, it can be countered by thermocapillary pumping.
On observe que cette particule se déplace verticalement du bas vers le haut, montrant que le drainage gravitaire peut être inversé avec une vitesse d'environ 1 10 μιτι/s, voire amoindri ou annulé pour des gradients de température plus faibles.  It is observed that this particle moves vertically from bottom to top, showing that the gravity drainage can be reversed with a speed of about 1 10 μιτι / s, or even lessened or canceled for lower temperature gradients.
La figure 9 représente des étapes d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention et de son fonctionnement.  Figure 9 shows steps of a particular embodiment of the device object of the present invention and its operation.
Au cours d'une étape 605, on forme au moins une résistance 615 sur au moins une paroi ainsi qu'au moins une connexion électrique 610 permettant de relier les résistances à une source électrique. Par exemple, chaque résistance et connexion électrique est formée par lithographie, dans laquelle les résistances sont produites par évaporation de chrome (15 nm, résistance chauffante) et les connexions électriques en or (150 nm, résistance conductrice) sur un substrat, puis gravées en utilisant une résine photosensible S1818 suivant une exposition ultraviolette à travers un masque.  During a step 605, at least one resistor 615 is formed on at least one wall and at least one electrical connection 610 for connecting the resistors to an electrical source. For example, each resistor and electrical connection is formed by lithography, in which the resistors are produced by chromium evaporation (15 nm, heating resistor) and gold electrical connections (150 nm, conductive resistance) on a substrate, then etched into using an S1818 photoresist in ultraviolet light through a mask.
La gravure comporte une étape 610 de création d'une connexion entre les résistances chauffantes et le générateur de courant (en or : haute conduction électrique, avec un effet Joule négligeable) et une étape 615 de construction de résistances optimisées en chrome.  The etching comprises a step 610 for creating a connection between the heating resistors and the current generator (in gold: high electrical conduction, with a negligible Joule effect) and a step 615 for building resistors optimized in chromium.
Au cours d'une étape 630, on relie un générateur de courant aux connecteurs. Au cours d'une étape 600, on dépose un revêtement isolant fin, par exemple de 40 microns d'épaisseur en PDMS sur une paroi destinée à former l'enceinte.  During a step 630, a current generator is connected to the connectors. During a step 600, a thin insulating coating is deposited, for example 40 microns thick PDMS on a wall intended to form the enclosure.
Au cours d'une étape 625, on constitue une cavité de Hele-Shaw en PDMS, par exemple d'une hauteur de 45 microns, d'une largeur de 1 ,5 mm et d'une longueur de 2,5 mm, par scellement de chaque paroi portant au moins une résistance, par exemple en utilisant un plasma d'air ou d'oxygène. On forme ainsi l'enceinte. Au cours d'une étape 635, on relie l'enceinte à une source de fluide multiphasique. Au cours d'une étape 640, on introduit ou on génère du fluide multiphasique dans l'enceinte. Au cours d'une étape 645, on applique un courant électrique à travers chaque résistance formée sur une paroi de l'enceinte pour former un gradient de température à l'intérieur de l'enceinte. During a step 625, a Hele-Shaw cavity is formed in PDMS, for example at a height of 45 microns, with a width of 1.5 mm and a length of 2.5 mm, by sealing each wall carrying at least one resistance, for example using an air plasma or oxygen. We thus form the enclosure. During a step 635, the enclosure is connected to a multiphase fluid source. During a step 640, one introduces or generates multiphasic fluid in the enclosure. During a step 645, an electric current is applied through each resistor formed on a wall of the enclosure to form a temperature gradient inside the enclosure.
Après une durée prédéterminée, on extrait le fluide multiphasique, au cours d'une étape 650. On note que, au cours de l'étape d'extraction, on peut extraire le fluide multiphasique résiduel seul, après drainage, la phase continue seule, une combinaison des deux, voire du liquide fourni, depuis l'extérieur dans le fluide multiphasique, par exemple pour l'humidifier (augmenter la fraction liquide dans le cas des mousses), via un réservoir de liquide placé en amont.  After a predetermined time, the multiphasic fluid is extracted during a step 650. It is noted that, during the extraction step, the residual multiphase fluid can be extracted alone, after drainage, the continuous phase alone, a combination of the two or even the liquid supplied from the outside in the multiphasic fluid, for example to moisten it (increase the liquid fraction in the case of foams), via a liquid reservoir placed upstream.
La présente invention s'applique notamment au contrôle de :  The present invention applies in particular to the control of:
- fabrication de mousses métalliques/solides (ex : polyuréthane),  - manufacture of metal foams / solids (eg polyurethane),
- fabrication de mousses alimentaires,  - manufacture of food foams,
- fabrication de mousses de silice,  - manufacture of silica foams,
- fabrication de cosmétiques et produits d'entretient  - manufacture of cosmetics and cleaning products
- récupération assistée du pétrole,  - enhanced oil recovery,
- traitement d'eaux usées et  - wastewater treatment and
- fabrication de matériaux phononiques  - manufacture of phononic materials
On observe, en figure 10, un mode de réalisation particulier, dans une mousse en trois dimensions, du dispositif objet de la présente invention. Ce dispositif 705 comporte une cuve, ici cylindrique, muni de moyens de chauffage latéraux 710 et d'un moyen de chauffage inférieur 715, qui appliquent conjointement, un gradient vertical de température au fluide multiphasique contenu dans la cuve. Un moyen de génération de ce fluide multiphasique 720 est prévu dans le fond de la cuve. Ce moyen de génération 720 est représenté ici comme un ensemble de deux pales appliquant un cisaillement pour générer un fluide multiphasique.  FIG. 10 shows a particular embodiment, in a three-dimensional foam, of the device that is the subject of the present invention. This device 705 comprises a tank, here cylindrical, provided with lateral heating means 710 and a lower heating means 715, which jointly apply a vertical temperature gradient to the multiphase fluid contained in the tank. A means for generating this multiphase fluid 720 is provided in the bottom of the tank. This generation means 720 is represented here as a set of two blades applying shear to generate a multiphase fluid.
On observe, en figure 1 1 , un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention appliqué à une chaîne de fabrication de mousse solide ou d'un solide contenant des inclusions de gaz. Le dispositif 755 comporte, sur un convoyeur 770, un dispositif 760 et un dispositif 765 similaires à celui qui est représenté en figure 1 , à une échelle éventuellement différente. Le dispositif 760 applique un gradient de température au fluide multiphasique qu'il contient pour en déplacer au moins l'une des deux phases. Une fois le pompage réalisé, le dispositif 760 est déplacé par le convoyeur 770 en la position du dispositif 765. Dans cette position, le dispositif 765 sert à la solidification du fluide multiphasique qu'il contient, par exemple par élévation ou baisse de la température. Au poste suivant, non représenté, on procède à l'extraction du système multiphasique résiduel, ici de la mousse solidifiée ou du solide contenant des inclusions de gaz, par ouverture du dispositif et démoulage de la mousse. FIG. 11 shows a particular embodiment of the device that is the subject of the present invention applied to a solid foam production line or a solid containing gas inclusions. The device 755 comprises, on a conveyor 770, a device 760 and a device 765 similar to that shown in FIG. 1, on an optionally different scale. The device 760 applies a temperature gradient to the multiphasic fluid it contains to move at least one of the two phases. Once the pumping is done, the device 760 is moved by the conveyor 770 to the position of the device 765. In this position, the device 765 serves to solidify the multiphasic fluid it contains, for example by raising or lowering the temperature. At the next station, not shown, is carried out the extraction of the multiphasic residual system, here of the solidified foam or the solid containing gas inclusions, by opening the device and removing the foam.
Le gradient de température étant une valeur relative, dans d'autres modes de réalisation, on maintient le gradient de température pendant la solidification de la mousse. Dans ces modes de réalisation, la température moyenne croît ou décroît mais le gradient de température est maintenu, ce qui permet de conserver l'effet du drainage thermocapillaire pendant la solidification de la mousse.  Since the temperature gradient is a relative value, in other embodiments, the temperature gradient is maintained during the solidification of the foam. In these embodiments, the average temperature increases or decreases but the temperature gradient is maintained, which preserves the effect of thermocapillary drainage during the solidification of the foam.
On observe, en figure 12, l'évolution de la fraction de liquide, en %, au cours du temps pour différents gradients de température, pour une enceinte verticale. Les triangles formant la courbe 805 montrent que le drainage gravitaire peut être stoppé lorsque le gradient de température exerce une force ascendante, qui contrebalance la force gravitaire. Les losanges formant la courbe 810 montrent l'effet de la seule gravité, en l'absence de gradient de température. Enfin, les cercles formant la courbe 815 montrent l'effet antagoniste de la gravité et du gradient de température lorsque ce dernier domine le premier, conduisant à un drainage du bas vers le haut.  FIG. 12 shows the evolution of the fraction of liquid, in%, over time for different temperature gradients, for a vertical enclosure. The triangles forming the curve 805 show that the gravity drainage can be stopped when the temperature gradient exerts an upward force, which counterbalances the gravitational force. The lozenges forming curve 810 show the effect of gravity alone, in the absence of a temperature gradient. Finally, the circles forming the curve 815 show the antagonistic effect of the gravity and the temperature gradient when the latter dominates the first, leading to a drainage from the bottom to the top.
On donne, ci-dessous, un modèle qui permet de prédire l'évolution de la fraction liquide en fonction du temps. Sont pris en compte la gravité et la contrainte interfaciale indiquée par dy/dx (variation de la tension de surface le long de la cavité). Les exposants th et g se réfèrent, respectivement, aux contributions thermocapillaires et gravitaire. Les seuls paramètres ajustables sont a et β, qui peuvent être assimilés à une porosité/perméabilité.  Below is a model that can predict the evolution of the liquid fraction as a function of time. The gravity and the interfacial stress indicated by dy / dx (variation of the surface tension along the cavity) are taken into account. The exponents th and g refer, respectively, to the thermocapillary and gravitational contributions. The only adjustable parameters are a and β, which can be likened to a porosity / permeability.
La conservation de la mass s'exprime par :  The conservation of the mass is expressed by:
d(ewLO)/dt = ± (Qth + Qg) d (ewLO) / dt = ± (Q th + Q g )
où e est l'épaisseur de la cavité, w sa largeur et L sa longueur. Φ est la fraction de phase continue. Q est le flux de phase pompée, les indices th et g se réfèrent, respectivement, aux contributions thermocapillaires et gravitaire.  where e is the thickness of the cavity, w is its width and L is its length. Φ is the continuous phase fraction. Q is the pumped phase flux, the indices th and g refer, respectively, to the thermocapillary and gravitational contributions.
Les contributions à la vélocité du liquide dans une section (yz) s'expriment par :  The contributions to the velocity of the liquid in a section (yz) are expressed by:
vx 'th = a dxY e/η et νχ ~9 = - β p g e2/ η v x 'th = a dxY e / η and ν χ ~ 9 = - β pge 2 / η
soit :  is :
Qth = vx-th ewO et Q'9 = vx 9 ewO Dont on tire Ιη(Φ/Φο) = - /1/td th - l tfl t Q th = v x - th ewO and Q '9 = v x 9 ewO Which we get Ιη (Φ / Φο) = - / 1 / t d th - the tfl t
avec  with
tjh = nU(a dx Y e) et tj> = ηί/(β p g e2) tj h = nU (ad x Y e) and tj> = ηί / (β pge 2 )
où η est la viscosité de la phase continue, p sa densité et Φο est la fraction de phase continue initiale. vx est la vitesse projetée dans la direction longitudinale de la cavité, td est le temps caractéristique de drainage ; dans les deux cas les indices th et g se réfèrent, respectivement, aux contributions thermocapillaires et gravitaire. where η is the viscosity of the continuous phase, p is its density and Φο is the initial continuous phase fraction. v x is the velocity projected in the longitudinal direction of the cavity, td is the characteristic drainage time; in both cases the indices th and g refer, respectively, to the thermocapillary and gravitational contributions.
On observe, en figure 13, que le modèle reproduit parfaitement les résultats expérimentaux. Quelles que soient les expériences, les valeurs de a et β sont identiques (a = 3,7 10"3 et β = 4,7 10"3). Ce qui montre la robustesse du modèle exprimé ci-dessus. We observe in Figure 13 that the model perfectly reproduces the experimental results. Whatever the experiments, the values of a and β are identical (a = 3.7 × 10 -3 and β = 4.7 × 10 -3 ). This shows the robustness of the model expressed above.
On définit ainsi une durée de drainage caractéristique td : This defines a characteristic drainage time t d :
Ιη(Φ/Φο) = - I1/td th - t = V Ιη (Φ / Φο) = - I1 / t d th - t = V
La figure représente successivement des expériences conduites horizontalement pour un gradient de température de : 1 K.mm"1 représenté par les triangles creux 845 ; 1 ,2 K.mm"1 représenté par les croix 850 ; 2,2 K.mm"1 représenté par les losanges pleins 825 ; 3,5 K.mm"1 représenté par les carrés creux 820 ; 7 K.mm"1 représenté par les ronds pleins 830. Les expériences avec gravité seule sont représentées avec les losanges creux 840 et les expériences conduites avec la gravité et un gradient de température de 7 K.mm"1 sont représentées par les ronds creux 835. The figure successively represents horizontally conducted experiments for a temperature gradient of: 1 K.mm- 1 represented by the hollow triangles 845; 1, 2 K.mm- 1 represented by the crosses 850; 2.2 K.mm- 1 represented by the solid diamonds 825, 3.5 K.mm- 1 represented by the hollow squares 820; 7 K.mm "1 represented by the solid circles 830. The gravity-only experiments are represented with the hollow diamonds 840 and the experiments conducted with the gravity and a temperature gradient of 7 K.mm- 1 are represented by the hollow circles. 835.
On donne, ci-dessous, deux tableaux où les paramètres géométriques et physico-chimiques (autre tensioactif) ont été variés. On observe que l'on retrouve toujours sensiblement les mêmes valeurs de a et β. Two tables are given below where the geometrical and physico-chemical parameters (other surfactant) have been varied. It is observed that we always find substantially the same values of a and β.
Tableau ci-dessus : Perméabilité a sans dimension obtenue en faisant varier les paramètres expérimentaux.  Table above: Dimensionless permeability obtained by varying the experimental parameters.
Tableau ci-dessus : Perméabilité β sans dimension obtenue en faisant varier les paramètres géométriques de la cellule.  Table above: Dimensionless β-permeability obtained by varying the geometric parameters of the cell.
Dans chacun des modes de réalisation, il est mis en œuvre un moyen d'extraction (non représenté) du système multiphasique, qui extrait soit le fluide multiphasique après déplacement au moins partiel d'au moins une de ses phases, soit un système multiphasique comportant au moins une phase solide, selon l'application de la présente invention.  In each of the embodiments, it is implemented an extraction means (not shown) of the multiphasic system, which extracts either the multiphasic fluid after at least partial displacement of at least one of its phases, or a multiphasic system comprising at least one solid phase, according to the application of the present invention.
Dans des modes de réalisation, le moyen 155, 710, 715 de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour faire sortir de l'enceinte au moins la moitié d'une des phases du fluide multiphasique. Dans des modes de réalisation, le moyen 155, 710, 715 de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour homogénéiser, dans l'enceinte, la répartition des phases du fluide multiphasique. In embodiments, the means 155, 710, 715 for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to get out of the enclosure at least half of one of the phases of the multiphase fluid. In embodiments, the means 155, 710, 715 for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to homogenize, in the enclosure , the phase distribution of the multiphasic fluid.
Dans des modes de réalisation, le moyen de génération de gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour humidifier le fluide multiphasique, en augmentant la fraction liquide dans le cas des mousses, depuis via un réservoir de liquide placé en amont.  In embodiments, the temperature gradient generating means along the enclosure for causing a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to humidify the multiphasic fluid, increasing the liquid fraction in the case foam, since via a liquid reservoir placed upstream.
Les dimensions et caractéristiques du dispositif de mise en œuvre présenté ne sont pas restrictives. Les dimensions du dispositif peuvent être ajustées en fonction de l'application visée, tant pour la taille de l'enceinte que celles des résistances de chauffe. De même le matériau constituant l'enceinte doit être adapté à l'application visée en fonction, par exemple, de sa résistance thermo-mécanique et/ou chimique. Toutes les techniques permettant de générer un gradient de température conviennent, on peut citer notamment, outre l'effet Joule, les microondes, l'utilisation d'infrarouges, le stockage solaire, l'induction, ou le chauffage utilisant un laser. Dans le cas des résistances chauffantes par effet Joule, tous les matériaux conducteurs peuvent être utilisés outre le chrome. Enfin, l'invention peut être appliquée à tous les fluides multiphasiques constitués d'au moins deux phases non miscibles.  The dimensions and characteristics of the implementation device presented are not restrictive. The dimensions of the device can be adjusted according to the intended application, both for the size of the enclosure and those of the heating resistors. Similarly, the material constituting the enclosure must be adapted to the intended application according to, for example, its thermomechanical and / or chemical resistance. All the techniques making it possible to generate a temperature gradient are suitable, one can cite in particular, besides the Joule effect, the microwaves, the use of infrared, the solar storage, the induction, or the heating using a laser. In the case of Joule heating resistors, all conductive materials may be used in addition to chromium. Finally, the invention can be applied to all multiphase fluids consisting of at least two immiscible phases.
On note que le fluide multiphasique peut être généré à l'extérieur de l'enceinte, comme illustré en figure 1 , puis introduit dans l'enceinte, mais peut aussi être généré dans l'enceinte, comme illustré en figure 10, par des moyens mécaniques, chimiques ou physiques.  It is noted that the multiphasic fluid can be generated outside the chamber, as illustrated in FIG. 1, then introduced into the chamber, but can also be generated in the chamber, as illustrated in FIG. 10, by means mechanical, chemical or physical.
Le lecteur pourra se référer aux techniques connues de moussage in situ. Selon un premier exemple, on secoue simplement une enceinte contenant du liquide, du gaz (en phases séparées) et un objet solide permettant de générer la mousse. Selon un deuxième exemple, on intègre un objet solide dans une enceinte remplie de liquide et de gaz et l'enceinte est soumise à une rotation permettant la génération de mousses. Dans les procédés industriels, tels que pour la formation de mousses métalliques (J. Dairon, Les mousses métalliques, 2009, Editions Techniques des Industries de la Fonderie.), il existe une multitude de techniques de moussage. Les mousses solides trouvent un grand nombre d'applications dans le monde industriel. Il existe diverses méthodes pour fabriquer de telles mousses. Certaines techniques font intervenir des métaux fondus dont la viscosité a été ajustée. Des mousses peuvent être formées à partir de tels métaux fondus, par exemple en y injectant du gaz ou des agents moussant capables de relarguer du gaz, ce qui créé des bulles lors de leur décomposition in-situ. Une méthode alternative consiste à préparer des systèmes métal-gaz sursaturés sous haute pression, et initier la formation de bulle en contrôlant la pression ou la température. Finalement, des mousses métalliques peuvent être formées en mélangeant une poudre métallique avec un agent moussant puis, après compression, en faisant mousser le tout par fonte du mélange compact. Le processus de moussage direct permet de produire continûment un grand volume de mousse de faible densité. De plus, ces mousses sont certainement meilleur marché que celles produites à partir de matériaux cellulaires métalliques. The reader will be able to refer to the known techniques of foaming in situ. According to a first example, one simply shakes an enclosure containing liquid, gas (in separate phases) and a solid object for generating the foam. According to a second example, a solid object is integrated in an enclosure filled with liquid and gas and the enclosure is rotated for the generation of foams. In industrial processes, such as for the formation of metal foams (J. Dairon, Metal foams, 2009, Technical Editions of the Foundry Industries.), There is a multitude of foaming techniques. Solid foams find a large number of applications in the industrial world. he There are various methods for making such foams. Some techniques involve molten metals whose viscosity has been adjusted. Foams can be formed from such molten metals, for example by injecting gas or foaming agents capable of releasing gas, which creates bubbles during their in-situ decomposition. An alternative method is to prepare supersaturated metal-gas systems under high pressure, and initiate bubble formation by controlling pressure or temperature. Finally, metal foams can be formed by mixing a metal powder with a foaming agent and, after compression, by foaming the whole by melting the compact mixture. The direct foaming process continuously produces a large volume of low density foam. In addition, these foams are certainly cheaper than those produced from metallic cellular materials.
Il existe également la possibilité de faire du moussage par bullage (un embout est placé à une extrémité d'une enceinte contenant du liquide et du gaz, par lequel du gaz est injecté). Dans le cas des verriers, la mousse de verre apparaît « spontanément » lorsque la silice est fondue.  There is also the possibility of foaming by bubbling (a tip is placed at one end of a chamber containing liquid and gas, through which gas is injected). In the case of glassmakers, glass foam appears "spontaneously" when the silica is melted.
La description qui précède illustre la mise en œuvre de la présente invention sur des fluides multiphasiques constitués de mousse. Cependant, la présente invention s'applique aussi à des fluides multiphasiques de type « liquides bulleux ». En effet, les mousses forment un réseau « compact » de bulles mais certaines applications (ou développement de matériaux) nécessitent d'introduire des inclusions (cavités de gaz) dans le matériau. On peut citer des élastomères tels que ceux servant à la fabrication de revêtements. Dans ce cas, la présente invention est appliquée à réaliser une distribution plus uniforme des inclusions dans la matrice par transport thermocapillaire des inclusions. La différence avec le cas des mousses tient en ce que les bulles peuvent se déplacer dans le liquide bulleux. La contrainte tangentielle réalisée par le dispositif induit un écoulement de la phase externe aux bulles, et par conservation de la masse, les bulles se déplacent vers la partie la plus chaude du liquide, là où la tension de surface est la plus faible, autrement dit là où l'énergie interfaciale de chaque bulle est la plus faible. Dans le cas où la variation de tension de surface avec la température est de signe opposé au cas précédent (énergie interfaciale plus faible dans les régions les plus froides), la direction de migration est de sens opposé. La présente invention s'applique aussi à la mise en mouvement dans un fluide multiphasique comportant un liquide à la place du gaz dans les deux configurations évoquées soit la phase continue est mise en mouvement (réseau compact de gouttes), soit les gouttes sont déplacées individuellement (pas de contact entre les gouttes adjacentes). The above description illustrates the implementation of the present invention on multiphase fluids made of foam. However, the present invention also applies to multiphase fluids of the "bullous liquid" type. Indeed, foams form a "compact" network of bubbles, but certain applications (or development of materials) require introducing inclusions (gas cavities) into the material. Elastomers such as those used in the manufacture of coatings may be mentioned. In this case, the present invention is applied to achieve a more uniform distribution of inclusions in the matrix by thermocapillary transport of inclusions. The difference with the case of foams is that the bubbles can move in the bullous liquid. The tangential stress produced by the device induces a flow of the external phase to the bubbles, and by conservation of the mass, the bubbles move towards the hottest part of the liquid, where the surface tension is the lowest, in other words where the interfacial energy of each bubble is the lowest. In the case where the variation of surface tension with the temperature is of sign opposite to the preceding case (lower interfacial energy in the coldest regions), the direction of migration is of opposite direction. The present invention also applies to the setting in motion in a multiphase fluid comprising a liquid in place of the gas in the two configurations mentioned either the continuous phase is set in motion (compact network of drops), or the drops are moved individually (no contact between adjacent drops).
La présente invention s'applique aussi à la fabrication de matériaux impliquant des dynamiques de séchage dans leur processus de fabrication (par exemple pour la structuration de dépôt de nanoparticules dans des ménisques dans le cas des matériaux polymériques pour l'électronique souple) ou pour fabriquer de nouveaux matériaux intelligents ayant une réponse hydrodynamique à une action thermique contrôlée électriquement.  The present invention also applies to the manufacture of materials involving drying dynamics in their manufacturing process (for example for structuring deposition of nanoparticles in menisci in the case of polymeric materials for flexible electronics) or for manufacturing new intelligent materials with a hydrodynamic response to an electrically controlled thermal action.
On note que, pour la génération d'un gradient de température, on peut mettre en œuvre des résistances de chaque côté de l'enceinte.  Note that for the generation of a temperature gradient, it is possible to implement resistors on each side of the enclosure.
Dans des applications à grande échelle, le gradient de température peut être généré sur les bords de l'enceinte via différentes techniques de chauffage (effet Joule, fluides pré-chauffés, micro-ondes...). La différence avec ce qui est décrit en regard des figures 1 à 7 réside dans le temps transitoire d'établissement du gradient de température. Par exemple, à l'échelle d'un mètre il faudra plusieurs dizaines de minutes pour un matériau classique (métaux conducteurs tels que le cuivre).  In large-scale applications, the temperature gradient can be generated on the edges of the enclosure via different heating techniques (Joule effect, pre-heated fluids, microwaves ...). The difference with what is described with reference to Figures 1 to 7 lies in the transient time of establishment of the temperature gradient. For example, at a scale of one meter it will take several tens of minutes for a conventional material (conductive metals such as copper).
On note que l'interface est mise en mouvement par le gradient de température relativement au centre de masse de la bulle.  It is noted that the interface is set in motion by the temperature gradient relative to the center of mass of the bubble.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif (100, 705, 755) de configuration d'un fluide multiphasique constitué d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation, caractérisé en ce qu'il comporte : 1. Device (100, 705, 755) for configuring a multiphasic fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, characterized in that it comprises:
- une enceinte (1 10) contenant un fluide multiphasique,  an enclosure (1 10) containing a multiphasic fluid,
- un moyen (155, 710, 715) de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour faire varier la tension de surface des surfaces de séparation le long de l'enceinte et provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique et  means (155, 710, 715) for generating a temperature gradient along the enclosure for varying the surface tension of the separation surfaces along the enclosure and causing a displacement of at least one phases of the multiphase fluid and
- un moyen d'extraction du système multiphasique.  a means for extracting the multiphase system.
2. Dispositif (100, 705, 755) selon la revendication 1 , dans lequel le moyen (155, 710, 715) de génération d'un gradient de température comporte au moins une résistance électrique formée à la surface de l'enceinte pour fournir une densité de chaleur variable le long d'une paroi de l'enceinte (1 10). 2. Device (100, 705, 755) according to claim 1, wherein the means (155, 710, 715) for generating a temperature gradient comprises at least one electrical resistance formed on the surface of the enclosure to provide a variable heat density along a wall of the enclosure (1 10).
3. Dispositif (100, 755) selon l'une des revendications 1 ou 2, qui comporte un moyen (105) de génération du fluide multiphasique en amont de l'enceinte (1 10). 3. Device (100, 755) according to one of claims 1 or 2, which comprises means (105) for generating the multiphase fluid upstream of the enclosure (1 10).
4. Dispositif (705) selon l'une des revendications 1 à 3, qui comporte un moyen (720) de génération du fluide multiphasique à l'intérieur de l'enceinte (1 10). 4. Device (705) according to one of claims 1 to 3, which comprises means (720) for generating the multiphasic fluid inside the enclosure (1 10).
5. Dispositif (100, 705, 755) selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel le moyen (105, 720) de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir de la mousse. 5. Device (100, 705, 755) according to one of claims 3 or 4, wherein the means (105, 720) for generating the multiphase fluid is configured to provide foam.
6. Dispositif (100, 705, 755) selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel le moyen (105, 720) de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir un liquide bulleux. 6. Device (100, 705, 755) according to one of claims 3 or 4, wherein the means (105, 720) for generating the multiphase fluid is configured to provide a bullous liquid.
7. Dispositif (100, 705, 755) selon l'une des revendications 3 ou 4, dans lequel le moyen (105, 720) de génération du fluide multiphasique est configuré pour fournir une émulsion. 7. Device (100, 705, 755) according to one of claims 3 or 4, wherein the means (105, 720) for generating the multiphase fluid is configured to provide an emulsion.
8. Dispositif (755) selon l'une des revendications 1 à 7, qui comporte un moyen (765) de solidification du fluide multiphasique. 8. Device (755) according to one of claims 1 to 7, which comprises means (765) for solidifying the multiphase fluid.
9. Dispositif (100, 705, 755) selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen (155, 710, 715) de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour faire sortir de l'enceinte au moins la moitié d'une des phases du fluide multiphasique. 9. Device (100, 705, 755) according to one of claims 1 to 8, wherein the means (155, 710, 715) for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphasic fluid is configured to cause the enclosure to exit at least half of one of the phases of the multiphase fluid.
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen (155, 710, 715) de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour homogénéiser, dans l'enceinte, la répartition des phases du fluide multiphasique. 10. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the means (155, 710, 715) for generating a temperature gradient along the enclosure to cause a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to homogenize, in the enclosure, the phase distribution of the multiphase fluid.
1 1 . Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le moyen de génération de gradient de température le long de l'enceinte pour provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique est configuré pour humidifier le fluide multiphasique, en augmentant la fraction liquide dans le cas des mousses, depuis via un réservoir de liquide placé en amont. 1 1. Device according to one of claims 1 to 8, wherein the temperature gradient generation means along the enclosure for causing a displacement of at least one of the phases of the multiphase fluid is configured to humidify the multiphase fluid, in increasing the liquid fraction in the case of foams, since via an upstream liquid reservoir.
12. Procédé de configuration d'un fluide multiphasique constitué d'au moins deux phases non miscibles de part et d'autres de surfaces de séparation, caractérisé en ce qu'il comporte : 12. A method of configuring a multiphasic fluid consisting of at least two immiscible phases on either side of separation surfaces, characterized in that it comprises:
- une étape (605 à 640) de constitution d'une enceinte remplie de fluide multiphasique,  a step (605 to 640) of constituting a chamber filled with multiphase fluid,
- une étape (645) de génération d'un gradient de température le long de l'enceinte pour faire varier la tension de surface des surfaces de séparation le long de l'enceinte et provoquer un déplacement d'au moins une des phases du fluide multiphasique et  a step (645) of generating a temperature gradient along the enclosure for varying the surface tension of the separation surfaces along the enclosure and causing a displacement of at least one of the phases of the fluid multiphasic and
- une étape (650) d'extraction du système multiphasique.  a step (650) for extracting the multiphase system.
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