Chapitre 10 : Fluides complexes

Bases des Fluides Complexes en Sciences Pharmaceutiques

Ce chapitreexplore les fluides dont la viscosité dépend de la contrainte appliquée ou du temps, cruciaux en pharmacie.

Classification des Fluides

• Fluide parfait: viscosité nulle.

• Fluide Newtonien: viscosité constante, indépendante de la contrainte.

  • Ex: Eau, huile.

  • Unités: , , .

• Fluide complexe: viscosité dépendante de la contrainte et/ou du temps (rhéologie).

  • Exemples: Sang, émulsions, polymères, dentifrice.

  • Pourquoi cette dépendance?

    • Phases dispersées (sang, émulsions).

    • Longues molécules (polymères).

Types de Fluides Complexes

1. Fluide à seuil: Ne s'écoule qu'au-delà d'une certaine contrainte minimale.

   • Ex: Dentifrice.

2. Fluide rhéoépaississant (ou dilatant): La viscosité augmente avec la contrainte de cisaillement.

3. Fluide rhéofluidifiant (ou pseudo-plastique): La viscosité diminue avec la contrainte de cisaillement.

   • Ex: Sang, salive.

4. Fluide thixotrope: La viscosité varie au cours du temps (à contrainte constante), typiquement diminueavec le temps de cisaillement et revient à l'état initial au repos.

   • Comportement hystérétique.

   • Les propriétés dépendent de son historique.

5. Fluide viscoélastique: Comportement intermédiaire entre solide élastique et liquide visqueux.

   • Forte résistance à l'étirement.

   • Effet Weissenberg: Tendance à monter le long d'unetige en rotation.

   • Fréquent avec les polymères.

Mesure de la Rhéologie

• Rhéomètre: Mesure la viscosité en fonction de la contrainte, du temps, etc. (contrairement au viscosimètre qui donne une seule valeur).

• Pour les fluides: Mesure la contrainte appliquée en fonction du taux de cisaillement.

• Pour les poudres et matériaux granulaires:

  • La viscosité effective () est une fonction complexe de:

    • Pression (P), fraction volumique (), taille et forme des grains.

  • Utilisation de géométries variées (cellule de cisaillement, cylindre tournant).

Rhéologie des Poudres en Pharmacie

L'étude de l'écoulement des poudres est essentielle pour la fabrication de comprimés et gélules.

Phénomènes Spécifiques aux Matériaux Granulaires

• Fraction Volumique ():

  • Empilements aléatoires:

    • Random Loose Packing (RLP): .

    • Random Close Packing (RCP): .

  • Empilements ordonnés:

    • Min: .

    • Max (fcc): .

• Dilatance de Reynolds:

  • Lorsque des empilements denses sont sollicités, leur volume augmente.

  • «Brazil nuts effect»: Les grosses particules remontent à la surface d'un mélange granulaire agité (le cauchemar des pharmaciens pour l'homogénéité des mélanges).