Propriétés interfaciales et viscoélastiques du latex naturel : de la caractérisation microfluidique aux outils de mesure embarqués

Le latex naturel d'Hevea brasiliensis est une suspension colloïdale complexe dont le comportement rhéologique conditionne directement la productivité des exploitations et l'efficacité des procédés industriels de transformation du caoutchouc naturel. Malgré son importance économique majeure, la compréhension fondamentale de la rhéologie du latex et de ses propriétés interfaciales reste incomplète. La stabilité colloïdale de cette suspension évolue en effet dans le temps, et dépend fortement du pH, de la force ionique et de la présence d'agents stabilisants tels que l'ammoniaque.

Ce projet de thèse vise à caractériser quantitativement les propriétés viscoélastiques et interfaciales du latex naturel par des approches microfluidiques, depuis l'échelle du laboratoire jusqu'au déploiement sur site. Les objectifs sont organisés en trois axes : (i) la caractérisation en laboratoire des propriétés dynamiques du latex stabilisé à l'ammoniaque, incluant la tension interfaciale dynamique et les modules viscoélastiques, ainsi que l'évolution de ces propriétés lors de la déstabilisation par abaissement du pH ; (ii) le développement de méthodologies microfluidiques adaptées — canaux à géométrie sinusoïdale pour la déformation oscillatoire, expériences de relaxation de gouttes pour la tension interfaciale — en maîtrisant les problèmes de colmatage par dispersion du latex dans des phases huileuses de viscosité contrôlée ; (iii) la conception et la validation d'un dispositif microfluidique portable, basé sur des puces en verre fabriquées par gravure laser femtoseconde assistée par voie humide (FLAE/FemtoPrint), pour une analyse en temps réel sur les sites de saignée, en collaboration avec le CIRAD (Montpellier) et la SAPH (Société Africaine de Plantation d'Hévéas, Toupah, Côte d'Ivoire).

Ce projet s'inscrit dans un cadre CIFRE impliquant Michelin, dont l'intérêt stratégique pour la maîtrise de la qualité et de la variabilité du latex naturel est direct. Il est mené conjointement par le laboratoire CPCV (UMR 8228, ENS Paris / Sorbonne Université / CNRS, Institut Pierre-Gilles de Gennes) et le laboratoire C3M (ESPCI Paris).

La thèse sera conduite en cotutelle entre deux laboratoires parisiens complémentaires.

Le laboratoire d'accueil principal est l'unité CPCV (UMR 8228, ENS Paris – Sorbonne Université – CNRS). L'équipe de J. Fattaccioli y développe des approches interdisciplinaires à l'interface entre micro/nanotechnologies, physique, chimie et biologie, avec un ancrage fort en science des matériaux et biophysique. 

Le second laboratoire est le C3M (ESPCI Paris, 10 rue Vauquelin, 75005 Paris). L'équipe de S. Aimé est experte sur les mesures physicochimiques et rhéologiques de fluides complexes et les méthodes de caractérisation interfaciale.

Les deux équipes d'encadrement sont membres de l'Institut Pierre-Gilles de Gennes (6 rue Jean Calvin, 75005 Paris), centre de référence en microfluidique et ses applications.

La proximité géographique des deux unités facilitera les échanges et la co-encadrement effectif tout au long du doctorat.

L'encadrement est assuré à 40 % par J. Fattaccioli (ENS Paris / IPGG), à 40 % par S. Aimé (ESPCI / C3M), et à 20 % par Michelin, dans le cadre d'une convention CIFRE. Des séjours à Clermont Ferrand sur le site de Michelin sont à prévoir pour des expérinces de caractérisation.

Le ou la candidate devra être titulaire d'un master 2 ou un diplôme d'ingénieur en physique, chimie, physico-chimie ou instrumentation. Des compétences dans un ou plusieurs des domaines suivants sont attendues : microfluidique, rhéologie ou mécanique des fluides complexes, optique et instrumentation, microscopie. Un intérêt pour les applications industrielles et les enjeux liés aux matériaux biosourcés sera apprécié.

Le projet requiert une réelle capacité à travailler à l'interface entre disciplines — entre physique des interfaces, ingénierie microfluidique et contraintes de terrain — ainsi qu'une forte autonomie et un sens de l'initiative. Une expérience en microfabrication ou en manipulation de systèmes colloïdaux constitue un atout.

De bonnes capacités de communication écrite et orale en anglais sont indispensables, la thèse donnant lieu à des publications et des présentations dans des conférences internationales. La maîtrise du français est requise pour les interactions quotidiennes au laboratoire. Des déplacements sur site en Côte d'Ivoire sont prévus dans le cadre du volet terrain du projet.