Transitions de mouillage aux interfaces mous

par Arnaud Martin

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de FRANCOISE BROCHARD WYART.

Soutenue en 2000

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Dans ce memoire de these, nous etudions l'etablissement du contact entre une lentille d'elastomere deformable et un solide plan indeformable, mobile ou immobile, a travers un liquide non mouillant (jkr mouille). Il s'agit d'un probleme complexe, ou les phenomenes hydrodynamiques dans le liquide sont couples aux deformations elastiques du materiau mou et aux effets de capillarite. Les observations du contact sont realisees au microscope ricm (reflection interference contrast microscopy). Le film de liquide (huiles fluorees, melanges eau-glycerol) qui se trouve piege a l'interface est metastable et demouille par nucleation et croissance d'une zone de contact seche. On etudie la forme et la taille optimales des nucleateurs qui vont provoquer le demouillage. La relation entre le rayon critique de nucleation et l'epaisseur du film prevue par la theorie est compatible avec les resultats experimentaux. A l'equilibre, apres demouillage du film intercale, le contact entre la lentille d'elastomere et le verre hydrophobe est sec. On etudie le mouillage force du contact induit par un cisaillement lorsque l'on deplace la plaque de verre a vitesse constante u. On observe deux transitions de mouillage ou le contact est envahi partiellement, puis totalement par le liquide. Ces transitions sont interpretees par une competition entre le mouillage force induit par le cisaillement et le demouillage. A grande vitesse, le contact est mouille par un film d'epaisseur e(u), calcule par un modele hydrodynamique simple. Ces transitions gouvernent le phenomene d'aquaplaning ou un conducteur qui freine sur une chaussee mouillee perd sa direction. Finalement, on etudie le role d'un nucleateur sur le film de mouillage force. On grave un defaut de taille b sur le verre, qui traverse a vitesse u le contact lubrifie. Si a grande vitesse le defaut reste immerge, a vitesse plus faible il laisse sur son passage une trainee triangulaire de zone seche, qui progresse a la vitesse du demouillage v. On a baptise ce regime cerenkov par analogie avec le sillage lumineux d'une particule relativiste, dont l'equivalent est ici le nucleateur. On etudie experimentalement et theoriquement le contour de la zone seche, qui se raccorde au nucleateur avec l'angle de cerenkov 0 tel que sin( 0) = v/u. On montre ainsi que quelques gros nucleateurs seront capables de s'opposer a l'aquaplaning, c'est-a-dire la perte totale du contact adhesif.


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Informations

  • Détails : 211 p.
  • Annexes : 67 ref.

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