Microtexture et proprietes mecaniques de films solides de particules colloidales (smectites)

par MOKHTAR ZABAT

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Henri Van Damme.

Soutenue en 1996

à Orléans .

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  • Résumé

    Notre travail concerne l'etude des proprietes de phases condensees obtenues a partir de suspensions colloidales aqueuses de silicates appartenant a la famille des smectites. Ces materiaux cristallisent sous forme de particules feuilletees dont l'epaisseur est voisine de 1 nm et l'extension laterale voisine de 1 m. Cette tres grande anisometrie leur confere une tres grande deformabilite, pour autant qu'elles ne soient pas agregees. Les smectites presentent un deficit de charges positives dans leur reseau cristallin, compense par des cations localises dans l'espace poreux interfoliaire sature de liquide. La nature de ces cations joue un role preponderant dans les interactions a courte distance entre les feuillets. On peut, selon la charge, le rayon et l'etat d'hydratation du cation, generer soit des interactions attractives d'origine electrostatique faibles, soit des interactions fortes. Dans le premier cas, les feuillets restent relativement independants les uns des autres et restent deformables. Dans le second cas, ils forment des agregats lamellaires orientes et rigides. En utilisant des films (depots minces) prepares par filtration a partir du meme materiau mere et echanges par differents cations, nous avons essaye d'etablir les relations entre les proprietes mecaniques de ces materiaux et leur texture. A cet effet, nous avons realise un montage de traction adapte a ce type de materiaux fragiles. Ce meme montage nous a permis de suivre l'evolution de l'etat de la surface en fonction de la nature du cation au repos et en fonction de la contrainte appliquee pendant les essais mecaniques et ceci a l'aide d'un microscope optique. D'autre part, en explorant la surface par microscopie a force atomique (afm) a l'echelle du micrometre, nous avons accede a sa topographie. L'analyse des images numerisees issues de l'examen en microscopie otique et en afm a ete faite par des methodes d'analyse du signal fondees sur les proprietes d'invariance d'echelle (fractals). Cette analyse nous a permis d'etablir des correlations entre les differentes composantes du comportement viscoelastoplastique des films et leur texture a differentes echelles, dans le cadre d'un schema morphomecanique


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  • Détails : 172 P.
  • Annexes : 68 REF.

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