Quel impact le confinement a-t-il sur la recherche ? Comment les chercheurs et chercheuses adaptent-ils leur travail pendant cette période exceptionnelle ? Antoine Berut, enseignant-chercheur à l’Institut lumière matière, revient sur son expérience de confinement.  

 

D’abord, mes thématiques de recherche 

Je travaille dans le domaine de la matière molle. Je mène principalement deux projets de recherche.

Un projet débuté dès mon arrivée à l’institut porte sur des systèmes de suspensions colloïdales denses. Il s’agit de systèmes constitués de fines particules en suspension dans un liquide. Ces systèmes sont partout dans notre quotidien : agro-alimentaire, matériaux du bâtiment, produits cosmétiques…  Je m’intéresse aux propriétés d’écoulement de ces systèmes. Ce qui les rend complexes, c’est la présence de particules dans le liquide. Elles n’ont pas toutes la même taille ou la même forme, elles interagissent parfois entre elles ou peuvent même se déformer. Il en découle des propriétés plutôt exotiques.

Crédits – Antoine Berut


Je m’intéresse en particulier à la manière dont s’écoulent ces suspensions sous l’effet de la gravité et de l’agitation thermique. Ce qu’on observe notamment, c’est que le mouvement des particules induit par l’agitation thermique favorise l’écoulement.

L’agitation thermique

Lorsqu’une particule est immergée dans un fluide, celle-ci est soumise aux chocs des molécules du fluide qui l’entoure. Si la particule est suffisamment petite pour être affectée par les collisions des molécules, elle acquiert un mouvement irrégulier. C’est l’agitation thermique, que l’on appelle aussi mouvement brownien

Visualiser l’agitation thermique 

Un exemple :

Connaissez-vous la différence entre un sablier et un clepsydre ? Dans le premier cas, la vitesse d’écoulement, qui dépend du poids du liquide, ralentit au fur et à mesure que le clepsydre se vide. Dans le deuxième cas, la vitesse d’écoulement est constante, car les grains se “bloquent” au niveau de la sortie, et le poids des autre grains n’a pas d’importance. Mais une suspension colloïdale dense est un liquide contenant des grains agités thermiquement. L’écoulement sera-t-il alors plus proche de celui d’un sablier ou d’un clepsydre ? Pour le moment, la réponse reste inconnue.

 

Mes autres projets

En parallèle je me suis aussi greffé à un projet de Loïc Vanel à l’iLM, qui porte sur la propagation de fissures dans les matériaux.

Lorsque deux fissures sont face à face, si l’on tire dans la direction perpendiculaire à ces fissures, on observe que les fissures vont d’abord s’écarter l’une par rapport à l’autre. Elles se repoussent en quelques sorte, avant de se rejoindre. Les scientifiques pensaient que ce phénomène était lié à la plasticité des matériaux. Or, Marie-Evelyne Schwaab a montré pendant sa thèse à l’ILM, à l’aide de simulations numériques, que ces comportements apparaissent aussi dans des matériaux purement élastiques.

Nous menons des expériences pour confirmer ou infirmer ces observations numériques. D’un point de vue expérimental c’est un vrai défi, car avoir un matériau purement élastique n’est pas si simple. Et dans ces matériaux, les fissures se propagent extrêmement vite, ce qui complique leur suivi. Mais en comprenant mieux ce phénomène, on peut envisager à long terme l’utiliser pour faire en sorte que les fissures se repoussent plus longtemps. De cette façon, on améliorerait la résistance de matériaux.

Deux fissures suffisamment proches vont d’abord suivre un chemin en s’éloignant l’une de l’autre. En pratique, il est très difficile pour deux fissures de se connecter pointe à pointe*.
Elasticité et plasticité

L’élasticité est la capacité d’un matériau à retrouver sa forme initiale après avoir été déformé, comme une balle en caoutchouc.

La plasticité désigne au contraire le point à partir duquel une déformation devient irréversible. C’est ce qui permet de donner leur forme aux objets, par exemple en frappant avec un marteau sur un morceau de métal.



Je travaille aussi avec Victor Lévy-dit-Véhel, un doctorant de Osvanny Ramos Rosales à l’ILM, sur une expérience qui tente de reproduire les mécanismes à l’oeuvre dans les séismes.

L’impact du confinement sur mon travail

D’abord, je dois dire que je suis dans une situation personnelle qui me permet de poursuivre des activités de recherche. Ce n’est pas le cas de tous mes collègues. Ma seule vraie contrainte, c’est de ne plus pouvoir faire d’expériences. J’ai profité du confinement pour analyser des données expérimentales que j’avais laissées de côté jusqu’à maintenant. Mais je commence à arriver au bout de leur exploitation.

La situation s’est avérée plus compliquée pour mes stagiaires qui devaient réaliser des expériences. A la place, je leur ai proposé de faire des analyses de données ou des simulations numériques.

 

Mes interactions sociales professionnelles

Nous avons un salon de discussion dédié à notre équipe pour garder du lien. On discute beaucoup avec les étudiants pour les aider à avancer au mieux. Nous avons aussi mis en place un journal Club depuis le début du confinement. Chaque semaine, deux personnes présentent un article de leur liste de bibliographie. Il s’en suit des discussions scientifiques autour des articles.  De cette façon, on s’impose un temps consacré à la bibliographie. C’est d’autant plus vrai pour nous, les permanents, qui avons tendance à facilement nous éparpiller entre toutes nos tâches.

 

Mes enseignements en confinement

Nous avons eu la chance de pouvoir utiliser les vidéos des cours magistraux qu’un collègue avait filmées quelques années auparavant. En revanche les travaux pratiques, qui représentent une part importante des enseignements, sont tous annulés. Nous avons réalisé des TP filmés pour compenser, mais cela resterait une forme très dégradée de TP, puisque l’objectif premier de ces séances reste la pratique. 

Nous avons réorganisé les travaux dirigés sur Claroline pour que les étudiants les fassent en autonomie. Un serveur discord est aussi ouvert, sur lequel les étudiants peuvent nous poser des questions. Malheureusement, nous avons très peu de retours de leur part. C’est assez déstabilisant, sachant que la situation est inédite pour nous aussi.

Actuellement des interrogations se posent surtout sur l’évaluation, car les étudiants n’ont pas encore de note. Nous avions réalisé un examen sur Claroline sous forme de QCM. Mais le jour de l’examen des étudiants nous ont rapporté des problèmes d’affichage. L’évaluation en situation de confinement pose en effet la question d’une rupture d’équité, car nous ne connaissons pas les conditions dans lesquelles les étudiants sont confinés.

 

La réouverture du labo 

La direction de l’ILM a fait un plan de reprise d’activité. Un planning a été mis en place, sur la base de roulements d’une demi-journée, avec des règles strictes : entrée et sortie par des portes différentes pour éviter les croisements, interdiction d’être dans des bureaux partagés. Les stagiaires ne seront pas autorisés à revenir à l’institut, tandis que les doctorants et post-doctorants auront la priorité sur les permanents.

Je trouve que c’est assez clair et bien organisé. Et puis, on s’arrange aussi en fonction des situations personnelles et des besoins de chacun au laboratoire. Pour ma part, j’attends surtout de pouvoir refaire des expériences. Mais encore une fois, ma situation, compte tenu du contexte, reste assez confortable.

 

*image adaptée avec permission de M-H Schwaab, T. Biben et L. Vanel. Interacting cracks obey a multi-scale attractive to repulsive transition. Phys. Rev. Lett. 120, 255501 – Published 20 June 2018. Copyright American physics society. 

Matthieu Martin

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