05/04/2019 – J. Marthelot – Morphing soft structures with instabilities

Séminaire régulier IUSTI – 5 avril 2019 – 11h salle 250

Morphing soft structures with instabilities

Joël Marthelot – IUSTI

Fracture and buckling of slender structures are typically regarded as a first step towards failure. Instead, we envision mechanical and interfacial instabilities in structures as opportunities for scalable, reversible, and robust mechanisms that are first to be predictively understood, and then harvested for function. I will first show how delamination and fracture cooperate in thin films leading to the propagation of robust fracture patterns that offer opportunities to use cracks as a tool to design surfaces at small scales. I will then focus on thin elastic shells, where periodic dimpled patterns are observed when the shell is constrained from within by a rigid mandrel. We find that the geometry of the system is central in setting the surface morphology. This prominence of geometry suggests a scalable, and tunable mechanism for reversible shape-morphing of spherical shells. Finally, I will move on to interfacial instabilities in liquid elastomeric coating, harnessing Rayleigh-Taylor instabilities to spontaneously fabricate solid structures at the materials level.

22/03/2019 – S. Lorthois – Écoulements et transferts dans la microcirculation sanguine cérébrale

Séminaire régulier IUSTI – 22 mars 2019 – 11h salle 250

Écoulements et transferts dans la microcirculation sanguine cérébrale

Sylvie Lorthois – IMFT, Toulouse

Après une introduction montrant le rôle central de la microcirculation cérébrale dans le fonctionnement, et certains dysfonctionnements, du cerveau, je présenterai l’architecture du réseau microvasculaire cérébral, et montrerai qu’il est la superposition de deux types de structures : une structure capillaire maillée, homogène au-dessus d’une longueur de coupure correspondant à la longueur caractéristique des vaisseaux capillaires (~50 µm), et des structures arborescentes fractales, composées des artères et des veines. M’appuyant sur ces résultats, je présenterai les approches que nous développons pour l’étude des écoulements sanguins et/ou des transferts de masse à différentes échelles, dont la plupart s’inspirent de méthodologies développées pour l’étude d’écoulements multiphasiques ou réactifs en milieux poreux. Enfin, je présenterai quelques perspectives en lien avec le rôle de la microcirculation cérébrale dans les maladies neuro-dégénératives.

08/03/2019 – L. Schwan – Homogénéisation asymptotique par couche limite de surfaces à résonance interne en acoustique et en élastodynamique

Séminaire régulier IUSTI – 8 mars 2019 – 11h salle 250

Homogénéisation asymptotique par couche limite de surfaces à résonance interne en acoustique et en élastodynamique

Logan Schwan – LAUM, Le Mans

La présentation s’intéresse aux surfaces ou interfaces structurées à résonance interne dans le domaine de l’acoustique ou de l’élastodynamique. Ces surfaces sont constituées de la répétition 2D-périodique d’une cellule unitaire surfacique ou volumique comportant des éléments résonants. Ces résonances peuvent être de nature diffusive (système parabolique) ou elasto-inertielle (système hyperbolique). Sous sollicitation de grande longueur d’onde (séparation d’échelles), la description macroscopique effective de telles surfaces est déterminée ici par la théorie de l’homogénéisation asymptotique adaptée à l’analyse des couches limites se développant à leur voisinage. En particulier, des effets non-conventionnels de dépolarisation d’ondes mécaniques, d’absorption totale, d’effets mémoire ou de comportement non-local seront prédits théoriquement et mis en évidence expérimentalement ou numériquement.

07/03/2019 – N. Levernier – First-passage time of non-markovian walkers and instability in the actin cortex

Séminaire exceptionnel – 7 mars 2019 – 10h salle 250

First-passage time of non-markovian walkers and instability in the actin cortex

Nicolas Levernier – Univ. Genève, Suisse

My presentation will consist in the presentation of two independent studies. The first one deals with first-passage times (FPT) of non-markovian walkers. How long does it take for a random walker to find a target ? This question appears naturally in many context and at many scales. After a brief summary of existing results, which essentially concern Markovian (meaning memory-less) random walks, I will present the theory we have developed to deal with non-markovian random walks. I will show that, strikingly, the mean first-passage time for such a walk is fully determined by the trajectory of the walker after the FPT. Finally, I will show some application of this theory to known examples, such as the Fractional Brownian Motion. The second part will present recent works of my postdoc, and deals with a simple model of actin cortex. The actin cortex is a thin layer of actin polymers, created on the inner face of the cell membrane, and vital for the cell. I will show that describing the cortex as an extended object (that is, not using thin layer approaches), an interesting instability appear. This instability can lead directly to spatio-temporal chaos in the actin density, a feature that cannot be accounted in effective one-dimensional approaches.

08/02/2019 – M. Lenz – Why does actomyosin contract?

Séminaire régulier IUSTI – 8 févr. 2019 – 11h salle 250

Why does actomyosin contract?

MArtin Lenz – LPTMS, Paris

The motion of living cells is in large part due to the interaction of semi-flexible actin filaments (F-actin) and myosin molecular motors, which induce the relative sliding of F-actin. It is often assumed that this simple sliding is sufficient to account for all actomyosin-based motion. While this is correct in our highly organized striated muscle, we question the application of this dogma to less ordered actomyosin systems, thus reexamining a cornerstone of our understanding of cellular motion.

08/02/2019 – T. Fasquelle – Stockage thermocline pour centrale solaire à concentration : modélisation, caractérisation expérimentale et optimisation

Séminaire exceptionnel – 8 févr. 2019 – 14h salle 250

Stockage thermocline pour centrale solaire à concentration : modélisation, caractérisation expérimentale et optimisation

Thomas Flasquelle – Evora Univ, Portugal

Les centrales solaires à concentration permettent de produire de la chaleur ou de l’électricité à la demande, grâce au stockage thermique. La technologie thermocline est une solution qui pourrait permettre de réduire le nombre de cuves de stockage. Son comportement thermique est cependant plus complexe et sa température de sortie est variable en charge comme en décharge. L’étude à la fois expérimentale, par la réalisation et l’expérimentation de prototypes et de démonstrateurs, et numérique, par la réalisation de modèles mathématiques, permet de comprendre et de gérer son comportement dynamique. Ainsi, il a été montré que ce type de stockage est robuste et possède une efficacité proche de celle de la technologie de stockage conventionnelle. Cette étude de procédé accompagnée d’une analyse des matériaux de stockage solides et des différents fluides utilisés selon le niveau de température de la centrale pourrait rendre possible l’industrialisation de la technologie.

25/01/2019 – S. Marbach – Active sieving : from flapping nano-doors to vibrating nanotub

Séminaire régulier IUSTI – 25 jan. 2019 – 11h salle 250

Active sieving : from flapping nano-doors to vibrating nanotub

Sophie Marbach – ENS, Paris

Filtering specific molecules is a challenge faced for several vital needs: from biomedical applications like dialysis to the intensive production of clean water. The domain has been boosted over the last decades by the possibilities offered by nanoscale materials. Filtration is however always designed according to a passive sieving perspective: a membrane with small and properly decorated pores allows for the selection of the targeted molecules. This inevitably impedes the flux and transport, making separation processes costly in terms of energy. Here we investigate alternative approaches to separation and filtration. We explore the possibility of non-equilibrium sieving, harnessing the difference in the molecular dynamics of particles to separate them across “active” nanopores.

11/01/2019 – P. Delaporte – Laser printing for micro and nanofabrication

Séminaire régulier IUSTI – 11 jan. 2019 – 11h salle 250

Laser printing for micro and nanofabrication

Philippe Delaporte – LP3, Marseille

Laser-induced forward transfer (LIFT) is a printing process allowing the deposition of a small amount of material in solid or liquid phase with high resolution. Many LIFT-based approaches have been developed to adapt this process to the material properties and to the targeted application. Among the different applications, the realization of conductive structures is of special interest, especially for the microelectronic applications. This presentation is focused on the transfer of metal based materials in liquid phase. The film is first deposited on a transparent substrate and the focused laser pulse irradiated the film through the substrate. That induces the motion of the film and the formation of a jet that expands toward a receiver substrate located in front of the donor one to form a droplet. Two studies will be presented: first the printing of conducting lines at high velocity and second the printing of metal at the nanoscale.
The fabrication of conducting structures has been performed from films of silver nanoparticle inks with different properties (viscosity, surface tension, ink content) and the dynamics of the jets has been studied by means of time resolved shadowgraphy. Interconnection lines of 10µm width has been printed at velocity up to 17m/s. In order to reduce the size of the printed droplet, a double pulse LIFT setup has been developed. The donor film is a solid metal layer deposited on a glass substrate and a first laser locally melts the metal while a second short pulse focused in the center of the molten pool induces the formation of the liquid metal jet and the deposition of a metal droplet on the receiver substrate. Droplets with diameter as small as 500nm has been printed thanks to this new approach.

04/12/2018 – J. Heyman – Stretching and folding dynamics of material lines in porous flow through granular media

Séminaire régulier IUSTI – 14 déc. 2018 – 11h salle 250

Stretching and folding dynamics of material lines in porous flow through granular media

Joris Heyman – OSUR, Rennes

In this talk, I will present recent experimental and numerical results about the stirring potential of flows through porous media. While these flows are observed in many natural contexts (96% of the fresh water resource is underground), their dispersive and reactive properties are only partially understood. As an example, there is no analytical relationship existing between macroscopic scalar dispersion coefficient and Péclet number in such type of flow. Reactive mixing modelling is thus limited to empirical fits that do not reflect pore scale processes. By studying experimentally and numerically the stretching and folding sequence of a solute at pore scale, we found that creeping flow through porous media naturally tends to produce Lagrangian chaos, with an efficiency comparable to most turbulent flows and well-designed mixers.

07/12/2018 – Nikolaos Stathopoulos – Systèmes énergétiques pour des bâtiments performants

Séminaire exceptionnel – 7 déc. 2019 – 11h salle 250

Systèmes énergétiques pour des bâtiments performants

Nikolaos Stathopoulos – LSES, Athènes

Le secteur du bâtiment est l’un des secteurs les plus concerné par les enjeux du développement durable : il représente environ 40% de la consommation d’énergie et 36% des émissions de CO2 dans l’U.E. Un large éventail de technologies est cependant utilisé afin de couvrir les besoins en confort thermique, qualité de l’air et éclairage. Une part croissante d’énergie utilisée dans ce secteur est produite par des méthodes renouvelables, ce qui par ailleurs nécessite l’utilisation des technologies de stockage d’énergie. Dans ce contexte, Nikolaos Stathopoulos s’intéresse à la performance énergétique et environnementale des bâtiments en se concentrant sur la technologie de stockage d’énergie thermique à base des Matériaux à Changement de Phase. Lors de ce séminaire, Il présentera ses travaux de recherche dans ce domaine : dispositifs expérimentaux, modèles numériques, couplage entre différent moyen de production et de stockage d’énergie, limites actuelles et perspectives.