Contact, adhesion et frottement a l'echelle sub-micrometrique. Etude experimentale sur des materiaux viscoelastiques

par CHARLOTTE BASIRE

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Christian Fretigny.

Soutenue en 1998

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Nous presentons quelques resultats relatifs a l'etude du contact statique et du contact glisse a une echelle sub-micrometrique, sur des materiaux viscoelastiques a la temperature de l'experience. Nous avons utilise un microscope a force atomique, comme un dispositif permettant d'imposer des deplacements controles et de mesurer des forces. La pointe, permettant ces mesures, peut jouer a la fois le role du poincon, lorsqu'elle est a l'arret sur la surface pour l'etude de l'adhesion, ou celui du frotteur pour l'analyse des phases du frottement. Nous avons developpe une methode de calibrage de l'appareil, indispensable a la mesure precise des forces. Puis, nous avons mis au point une experience permettant de suivre la cinetique de developpement du contact entre la pointe du microscope et la surface du polymere : elle se traduit par la penetration du poincon dans le materiau, sous le seul effet des forces interfaciales. Son analyse a permis une caracterisation des proprietes superficielles (energie de dupre) et mecaniques des polymeres. Nous avons interprete la cinetique, proportionnelle a la fonction de complaisance, en terme d'equilibre adhesif instantane. Apres l'indentation, nous avons suivi la guerison de l'empreinte laissee par le poincon dans le film. La recouvrance est affine et permet la caracterisation de la fonction de complaisance du materiau. Enfin, nous avons analyse la mise en glissement, constituee de deux etapes successives, statique puis dynamique, en fonction du temps de mise en contact et de la vitesse de deplacement. La transition entre ces deux regimes se traduit par une soudaine decroissance de l'aire de contact. L'analyse du frottement statique a fourni une methode de mesure des modules viscoelastiques a une echelle de quelques micrometres. Nous avons observe et analyse le frottement dynamique, souvent precede d'un regime transitoire caracterise par un glissement saccade. Finalement, la formation d'un contact unique s'est revelee interessante pour caracteriser les proprietes superficielles et mecaniques des polymeres. La methode developpee permettant de mesurer des modules viscoelastiques a une echelle sub-micrometrique, peut s'appliquer a la caracterisation des materiaux heterogenes.


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Informations

  • Détails : 215 p.
  • Annexes : 119 ref.

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : PMC RT P6 1998
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