Abstract :
[en] At the surface of a liquid, the molecules have more energy than those in the bulk. This gives
birth to surface tension. In our everyday life, many manifestations of this phenomenon can
be observed. The spherical shape of drops and the ability of some insects to walk on water
are some examples.
In this thesis, we use surface tension and the forces that arise from it to assemble and
manipulate floating components. We first show that a floating object of controllable shape
can modify its interactions with its neighbours. With such objects, we form a reconfigurable
self-assembly that is able to switch reversibly from one structure to another. By modifying
somewhat the geometry of the components, we improve this self-assembly by giving it the
ability to perform a rotational movement. Then, we show that the surface of a liquid can
be shaped in a given area to manipulate floating particles. We create actuators that can be
combined to form capillary tweezers. With these tweezers, we manipulate floating particles,
both solid and liquid, without direct contact. The results obtained in this work can be used
to create functional structures and self-assembled robots. They also offer a new technique for manipulating floating particles of any kind.
[fr] À la surface d’un liquide, les molécules ont une énergie plus grande que celles qui sont au
sein du liquide. Cela donne naissance à la tension de surface. Dans notre vie quotidienne,
beaucoup de manifestations de ce phénomène peuvent être observées. La forme sphérique des gouttes et la capacité de certains insectes à marcher sur l’eau en sont des exemples.
Dans cette thèse, nous utilisons la tension de surface et les forces qui en découlent pour
assembler et manipuler des composants flottants. Nous montrons d’abord qu’un objet flottant de forme contrôlable peut modifier ses interactions avec ses voisins. Avec ces objets, nous formons un auto-assemblage reconfigurable, capable de passer réversiblement d’une structure à une autre. En modifiant quelque peu la géométrie des composants, nous améliorons cet auto-assemblage en lui conférant la capacité d’effectuer un mouvement de rotation. Ensuite, nous montrons que la surface d’un liquide peut être déformée dans une zone donnée pour y manipuler des particules flottantes. Nous créons des actuateurs pouvant être combinés pour former des pinces capillaires. Avec ces pinces, nous manipulons sans contact direct des particules flottantes, aussi bien solides que liquides. Les résultats obtenus dans ce travail peuvent être utilisés pour créer des structures fonctionnelles et des robots auto-assemblés. Ils offrent aussi une nouvelle technique permettant de manipuler des particules flottantes quelque soit leur nature.
