PERIODIC STRUCTURES IN DRIVEN COLLOIDAL CRYSTALS

Résumé
La grande dimension de la maille des réseaux de cristaux colloïdaux est la cause de la petitesse, de leurs constantes élastiques (10¹⁰ fois inférieures à celles des solides usuels). On peut donc aisément étudier des écoulements présentant des rapports contrainte / constante élastique supérieurs à ce que l'on connaissait jusqu'ici. On étudie un écoulement plastique hautement non linéaire en régimes oscillants et stationnaires, ce qui conduit à des structures spatialement périodiques. Ces structures correspondent à des régions alternées de cristallites qui sont l'image par réflection de leurs voisines. La structure observée en régime oscillant dans un tube sort de l'ordinaire en ce que le coeur est liquide alors que contre les parois la structure est solide (ordonnée). Cette configuration, reconnue comme instable jusqu'ici peut être le résultat d'un comportement inhabituel de la relation déformation-contrainte à la frontière solide-fluide. Des expériences en géométrie de Couette produisent des bandes verticales qui correspondent à un mouvement cohérent de dislocations à la frontière de 2 structures images dans un miroir l'une de l'autre. Ces bandes se déplacent en sens inverse de celui de la rotation du cylindre intérieur et à vitesse proche de celle de la propagation des ondes élastiques transverses.

Abstract
The large lattice spacings in colloidal crystals produce elastic constants ~ 10¹⁰ less than conventional solids. It is therefore easy to study flow properties at stress/elastic constant ratios higher than previously available. The highly nonlinear plastic flow regime studied in oscillating and steady state flow yields periodic patterns. These patterns correspond to alternating regions of ordered crystallites which are mirror image structures. The pattern observed in oscillatory flow in a tube is also unusual in that the core is liquid while at larger radius one finds a solid on the tube wall. This traditionally unstable configuration may be the result of an anomalous stress-rate relation at the fluid-solid boundary. Experiments in couette geometry produce vertical stripes which correspond to coherent motion of dislocations at the boundaries separating two mirror image structures. The stripes move in the direction opposite from the rotation of the inner cylinder, at velocities close to the transverse sound velocity.