Mise au point d'un nanorhéomètre : Application à l'étude du confinement de polymères adsorbés ou greffés sur une surface inorganique

par Bertrand Guatarbes

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Christophe Derail.

Soutenue en 2006

à Pau .


  • Résumé

    La conformation et la dynamique des macromolécules en contact avec la surface joue un rôle prépondérant dans le comportement macroscopique. Des modèles théoriques ont été proposés pour expliquer cette conformation et leurs forces statiques ou dynamiques mais la vérification de ces modèles nécessite de mettre en œuvre des techniques de caractérisation pointues. Pour caractériser le comportement dynamique de cette couche d'interface, le laboratoire s'est doté d'un nanoindenteur commercial pour le transformer en machine de forces de surface et ainsi pouvoir effectuer la spectrométrie mécanique d'un fluide confiné entre une sphère et un plan à des distances nanométriques. Ce dispositif expérimental original peut donc être considéré comme un nanorhéomètre. Il permet de caractériser les forces élémentaires d'adhésion ou hydrodynamiques lors du confinement. Cette mise au point a été réalisée en étudiant le comportement de trois polymères fondus adsorbés sur les surfaces. Deux surfaces greffées de poly-n-butylacrylate synthétisées au laboratoire ont été caractérisées et constituent le début d'une étude des brosses de polymère. Divers comportements du polymère confiné ont été dégagés lors de cette étude : la variation de la mobilité moléculaire du fluide viscoélastique, l'apparition d'un plateau élastique lors de l'interpénétration des couches de surface, et le glissement des macromolécules à l'interface sous l'effet de la contrainte appliquée. La comparaison des résultats expérimentaux avec des études antérieures sur ces différents comportements sera faite, qu'elles soient théoriques ou expérimentales.


  • Résumé

    Conformation and dynamic of macromolecules in contact with a surface are fundamental to understand macroscopic behaviour. Theoric models are proposed to explain this conformation and static and dynamic forces but their validation needs specialised instrumental apparatus. To characterise dynamic behaviour of this interface, The laboratory used a commercial nanoindenter to transform it as a surface force apparatus which allows the mechanical spectrometry of a confined fluid. This nanorheometer can then characterise adhesion or hydrodynamic forces. The development of the technic was done studying behaviour of three adsorbed melted polymer and two grafted surfacest of poly-n-butylacrylate synthesised at the laboratory. These characterisations are the beginning of grafted polymer study. Some resuts about the dynamics of a viscoelastic fluid were shown: change in the molecular mobility, elastic increased with the interpenetration of the macromolecules in contact with the surface, and slippage of the macromolecule at the interface because of the increased of the applied stress. Comparisons with older experimental or theoric studies will be done.

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  • Cote : US 461284
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