[Fluides complexes et biologiques : De Maxwell à nos jours]
Les fluides complexes constituent la règle en biologie et dans de nombreuses applications industrielles. Le sang, le cartilage, et les solutions de polymères constituent des exemples typiques. A la différence de l'eau (ainsi que plusieurs huiles usuelles, des boissons douces, etc.) les lois décrivant le comportement des fluides complexes ne sont pas encore bien établies. La complexité provient d'un couplage fort entre les entités microscopiques (comme un globule rouge dans le cas du sang, ou une molécule de polymère dans le cas d'une solution de polymères) et l'écoulement à l'échelle globale (disons à l'échelle d'une artère sanguine, ou d'un canal dans une expérience de laboratoire). Dans ce numéro thématique intitulé Fluides complexes et biologiques on présente un éventail assez large de problématiques expérimentales et théoriques sur les fluides complexes. Les sujets vont de solutions diluées de polymères, en passant par les produits alimentaires, jusqu'à la biologie (le sang, et la mécanique des cellules et tissus). Un des premiers modèles mis en avant dans le but de décrire les fluides complexes est dû à James Clerk Maxwell (en 1867). D'autres scientifiques célèbres comme Einstein (en 1906) et Taylor (en 1932) ont apporté une contribution importante au domaine, mais néanmoins le thème des fluides complexes continue encore à poser un grand défi à la science. Ce sujet a connu durant la dernière décennie un sursaut incroyable d'intérêt dans différentes branches scientifiques (physique, mécanique, chimie, biologie, sciences médicales, mathématiques, etc.). La compréhension des fluides complexes est vue comme un des défis scientifiques majeurs de ce siècle. La présente synthèse présente une introduction simple du domaine, les principales contributions de ce numéro, et les défis majeurs.
Complex fluids are the rule in biology and in many industrial applications. Typical examples are blood, cartilage, and polymer solutions. Unlike water (as well as domestic oils, soft clear drinks, and so on), the law(s) describing the behavior of complex fluids are not yet fully established. The complexity arises from strong coupling between microscopic scales (like the motion of a red blood cell in the case of blood, or a polymer molecule for a polymer solution) and the global scale of the flow (say at the scale of a blood artery, or a channel in laboratory experiments). In this issue entitled Complex and Biofluids a large panel of experimental and theoretical problems of complex fluids is exposed. The topics range from dilute polymer solutions, food products, to biology (blood flow, cell and tissue mechanics). One of the earliest model put forward as an attempt to describe a complex fluid was suggested a long time ago by James Clerk Maxwell (in 1867). Other famous scientists, like Einstein (in 1906), and Taylor (in 1932) have made important contributions to the field, but the topic of complex fluids still continues to pose a formidable challenge to science. This field has known during the past decade an unbelievable upsurge of interest in many branches of science (physics, mechanics, chemistry, biology, medical science, mathematics, and so on). Understanding complex fluids is viewed as one of the biggest challenge of the present century. This synthesis will provide a simple introduction to the topic, summarize the main contribution of this issue, and list major open questions in this field.
Mot clés : Fluides complexes, Rhéologie, Fluides biologiques
Chaouqi Misbah 1
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Chaouqi Misbah. Complex and biofluids: From Maxwell to nowadays. Comptes Rendus. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 701-711. doi : 10.1016/j.crhy.2009.10.018. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/j.crhy.2009.10.018/
[1] et al. Stretching of a single tethered polymer in a uniform flow, Science, Volume 268 (1995), pp. 83-87
[2] Review: Rheological properties of biological materials, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 790-811 (this issue)
[3] Rheological approaches to food systems, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 740-750 (this issue)
[4] Viscoelastic surface instabilities, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 712-727 (this issue)
[5] Elastic stresses in random flow of dilute polymer solution and turbulent drag reduction problem, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 728-739 (this issue)
[6] Microconfined flow behavior of red blood cells in vitro, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 751-763 (this issue)
[7] Vesicles and red blood cells in flow: From individual dynamics to rheology, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 775-789 (this issue)
[8] On the dynamical theory of gases, Phil. Trans., Volume 157 (1867), pp. 49-88
[9] Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen, Annln. Phys., Volume 19 (1906), pp. 289-306 (Corrections: Berichtigung zu meiner Arbeit: Eine neue Bestimmung der Moleküldimensionen Annln. Phys., 34, 1911, pp. 591-592)
[10] The viscosity of a fluid containing small drops of another fluid, Proc. R. Soc. A, Volume 138 (1932), pp. 41-48
[11] Dynamics of Polymeric Liquids, vol. 1, Fluid Dynamics, Wiley, New York, 1977
[12] R. Larson, The Structure and Rheology of Complex Fluids, Oxford, 1999
[13] Symp. Math., 9 (1972), p. 315
[14] Physica, 140A (1986), p. 9
[15] J. Fluid Mech., 218 (1990), p. 573
[16] Capsule motion in flow: Deformation and membrane buckling, C. R. Physique, Volume 10 (2009) no. 8, pp. 764-774 (this issue)
[17] Biomechanics, Springer, New York, 1990
[18] Deformation of red blood cells in capillaries, Science, Volume 164 (1969), pp. 717-719
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