Thèse

Jeudi 23 Octobre 2025 à 14h00.

Freezing of gas bubbles in a liquid

Bastien ISABELLA

Amphithéâtre de la BU sciences La Doua

Invité(e) par
Sylvain DEVILLE et Cécile MONTEUX

présentera en 2 heures :

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Directeur de thèse / thesis director :
Sylvain DEVILLE, Cécile MONTEUX

Membres du jury / jury members :
Mme. Sabine BOTTIN-ROUSSEAU, Professeure, Sorbonne Université,
M. Robert STYLE, Group Leader, ETH Zurich,
M. Sylvain MONNIER, Maître de Conférence, Université Claude Bernard Lyon 1,
M. Christophe JOSSERAND, Professeur, LadHyX.

Résumé / Abstract :
Le comportement des bulles de gaz au cours des procédés de solidification constitue un enjeu scientifique et technologique majeur, avec des implications allant de la reconstitution paléo environnementale par l’analyse de carottes glaciaires jusqu’à des applications industrielles variées, en métallurgie comme en ingénierie alimentaire. Dans les matériaux, la porosité gazeuse est généralement considérée comme préjudiciable, car elle altère les propriétés mécaniques et optiques ; néanmoins, lorsqu’elle est maîtrisée, elle peut être exploitée pour l’élaboration de matériaux à porosité contrôlée et à fonctionnalités spécifiques. La dynamique des bulles au sein d’un milieu en cours de solidification demeure intrinsèquement complexe : elles peuvent nucléer à partir du gaz dissous, croître, se déformer et interagir de multiples façons avec le front solide–liquide en progression.
L’objectif de ce travail est d’approfondir la compréhension de ces mécanismes en réalisant des expériences de solidification directionnelle sur des liquides contenant soit du gaz dissous, soit des bulles préexistantes. La microscopie cryoconfocale est mobilisée afin de permettre une visualisation rapide et in situ de la croissance des cristaux de glace et de l’évolution des bulles au voisinage du front, tout en garantissant un contrôle rigoureux des paramètres de solidification. Nous analysons en particulier l’influence de la vitesse de solidification sur la nucléation, la croissance et l’engloutissement des bulles, et proposons une estimation de la concentration critique de nucléation dans le système étudié. Par ailleurs, nous examinons les écoulements de liquide engendrés par la solidification et ceux induits par la présence de bulles, en évaluant leur magnitude respective. Des résultats préliminaires mettent également en évidence l’influence de particules en suspension sur la nucléation et la déformation des bulles lors de leur capture par le front de solidification.
Dans l’ensemble, les analyses présentées apportent un éclairage nouveau sur les interactions entre bulles et solidification, et contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes de formation de la porosité gazeuse dans une large variété de procédés.''