Effets de la double couche électrique sur un écoulement de Poiseuille

Effects of the electrical double layer on Poiseuille microflows

Résumé

Le contact d’un liquide avec une paroi donne naissance dans la plupart des cas à une double couche électrique (DCE) dont les effets sont négligeables à une échelle macroscopique mais ne le sont plus à une échelle microscopique. Cette DCE peut être exploitée pour mettre le liquide en mouvement (électro-osmose) ou pour déplacer en son sein des particules solides (électrophorèse) par application d’un champ électrique. En l’absence d’un tel champ électrique et dans le cas d’un écoulement généré par gradient de pression, la DCE joue également un rôle, qui n’est plus moteur, mais dont les conséquences apparaissent multiples.

La littérature sur ce sujet s’est particulièrement étoffée au cours des dernières années, avec plus d’une centaine de publications traitant des effets de la DCE sur les micro-écoulements de liquides générés par un gradient de pression. L’objectif de cet article est de proposer une synthèse et une analyse de cette bibliographie, montrant l’état des connaissances actuelles et les verrous scientifiques qu’il reste à forcer.

Le contact d’un liquide avec une paroi donne naissance dans la plupart des cas à une double couche électrique (DCE) dont les effets sont négligeables à une échelle macroscopique mais ne le sont plus à une échelle microscopique. Cette DCE peut être exploitée pour mettre le liquide en mouvement (électro-osmose) ou pour déplacer en son sein des particules solides (électrophorèse) par application d’un champ électrique. En l’absence d’un tel champ électrique et dans le cas d’un écoulement généré par gradient de pression, la DCE joue également un rôle, qui n’est plus moteur, mais dont les conséquences apparaissent multiples.

La littérature sur ce sujet s’est particulièrement étoffée au cours des dernières années, avec plus d’une centaine de publications traitant des effets de la DCE sur les micro-écoulements de liquides générés par un gradient de pression. L’objectif de cet article est de proposer une synthèse et une analyse de cette bibliographie, montrant l’état des connaissances actuelles et les verrous scientifiques qu’il reste à forcer.

Abstract

The contact of a liquid with a solid wall generally results in an electrical double layer (EDL) which effects are negligible at macroscopic scale but not at microscopic scale. This EDL can be used to move the liquid (electro-osmosis) or to bring solid particles within the liquid (electrophoresis) by application of an electric field. Without any electric field and in the case of a pressure driven flow, the EDL plays an important role with several consequences on the flow.

The objective of this paper is to propose a synthesis and an analysis of the current knowledge about the effects of EDL on Poiseuille microflows. The remaining issues are also examined.