Films minces, bulles et mousses sous vide // Thin films, bubbles and foams under vacuum

Contexte général – Les films liquides minces, les bulles et les mousses constituent des systèmes modèles pour la physique interfaciale et la dynamique de la matière molle. Leur stabilité résulte d'un équilibre subtil entre drainage, pression de disjonction, contraintes de Marangoni et évaporation. Dans un environnement sous vide, on s'attend à ce que cet équilibre soit profondément perturbé. Pourtant, les films minces et les bulles peuvent présenter une stabilité surprenante à basse pression, comme on peut le constater lors du dégazage d'une solution à l'aide d'une pompe à vide. Les procédés de séchage sous vide, largement utilisés dans l'agroalimentaire et la science des matériaux, génèrent également des bulles et des mousses persistantes. Des expériences préliminaires menées à l'INPHYNI montrent que les films de savon peuvent persister plusieurs minutes à des pressions aussi basses que 0.1 mbar – une observation qui remet en question les théories existantes sur l'évaporation et le drainage des films minces et des bulles.

Objectifs – Ce projet de doctorat vise à étudier systématiquement les mécanismes régissant la stabilité des films minces et des mousses sous vide, en combinant innovation expérimentale et modélisation théorique afin de comprendre la physique de la stabilité des films minces à basse pression. Les expériences seront menées dans une chambre à vide conçue sur mesure (pouvant aller de 1000 à 0.001 mbar) équipée d'un accès optique. L'épaisseur et la dynamique du film seront suivies par interférométrie en lumière blanche. Les objectifs de ce projet sont (i) de quantifier la dépendance de la durée de vie du film par rapport à la pression ambiante, à la viscosité du liquide et à la composition du tensioactif, (ii) d'identifier les principaux mécanismes d'instabilité (amincissement par évaporation, convection de Marangoni, drainage ou rupture par pression de disjonction) et (iii) de construire et valider un modèle couplé de lubrification-évaporation permettant de prédire l'évolution et la rupture du film sous vide.

Environnement de travail – L'étudiant intégrera l'équipe Fluides Complexes de l'INPHYNI. Le laboratoire bénéficie d'une expertise de pointe en matière molle et en diagnostic optique, notamment en interférométrie et en imagerie à haute vitesse. Il est équipé de salles blanches pour la micro-fabrication et de systèmes sous vide, offrant ainsi un environnement idéal pour cette thèse.
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General context – Thin liquid films, bubbles, and foams are archetypal model systems for interfacial physics and soft-matter dynamics. Their stability results from a delicate balance between drainage, disjoining pressure, Marangoni stresses, and evaporation. Under low-pressure environments, one can expect this balance to be profoundly altered. However, thin films and bubbles can exhibit surprising stability at low pressure, as anyone can observe when degassing a solution with a vacuum pump. Vacuum drying processes, widely used in food and material sciences, also generate persistent bubbles and foams. Preliminary experiments at INPHYNI show that soap films can persist for several minutes at pressures as low as 0.1 mbar—an observation that challenges existing theories of evaporating and draining thin films and bubbles.

Objectives – This PhD project aims to systematically investigate the mechanisms governing thin-film and foam stability under rarefied conditions, combining experimental innovation with theoretical modeling to unravel the physics of thin-film stability in a low-pressure environment. Experiments will be conducted in a custom optical vacuum chamber (from 1000 to 0.001 mbar) equipped with optical access. Film thickness and dynamics will be monitored by white-light interferometry and high-speed imaging. The objectives of the PhD project are to (i) quantify the dependence of film lifetime on ambient pressure, liquid viscosity, and surfactant composition, (ii) identify the dominant instability mechanisms (evaporation-driven thinning, Marangoni convection, drainage, or disjoining-pressure failure) and (iii) build and validate a coupled lubrication–evaporation model predicting film evolution and rupture under vacuum.

Working environment – The student will integrate the Complex Fluids group of the Physics Institute of Nice (INPHYNI). The laboratory offers extensive expertise in soft matter and optical diagnostics, including interferometry and high-speed imaging. It is equipped with cleanroom facilities for microfabrication and vacuum systems, providing an ideal environment for this PhD.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université Côte d'Azur

364 SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées

Le-la candidat-e a une formation de physique générale avec des notions avancées en mécanique des fluides, matière molle et physique hors-équilibre. Il-elle aura un goût prononcé pour le développement expérimental et l'analyse d'images. Il-elle sera prêt-e à s'investir pour travailler sur des modèles théoriques pour compléter la partie expérimentale du projet. Niveau de français requis: Vous pouvez utiliser la langue de manière efficace et vous exprimer précisément. Niveau d'anglais requis: Intermédiaire supérieur: Vous pouvez utiliser la langue de manière efficace et vous exprimer précisément.
The candidate should have a strong background in physics and advanced notions in fluid mechanics, soft matter and out-of-equilibrium physics. The candidate should have a strong appeal to develop experiments and perform image analysis. The candidate should be willing to work on models to support the experimental work. French level required: advanced comprehension and communication required for academic research. English level required: advanced comprehension and communication required for academic research.