Propriétés nanorhéologiques de films minces liquides confinés entre deux surfaces solides

Nanorheological properties of thin liquid films confined between two solid surfaces

• Auteur / Autrice : Serge Millot
• Direction : Jean-Luc Loubet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhéologie

Résumé

L’objectif de cette étude est de mesurer et de comprendre à l'aide d'un nouvel appareil à forces de surface (SFA), les caractéristiques rhéologiques des premières couches moléculaires de liquides confinés entre deux surfaces solides. Elles régissent les comportements tribologiques tels que la lubrification, l'adhésion. . . Dans un premier temps, nous détectons et nous mesurons l'épaisseur d'une couche de molécules immobiles au voisinage des parois solides a l'aide de mesures électriques et mécaniques. Dans le cas d'alcanes (dodécane, hexadécane) confines ente des surfaces de cobalt (1nm de rugosité), cette couche immobile a une épaisseur d'environ 3 fois la largeur de la molécule. Des familles de produits sont étudiées. Pour des polymères fondus (polyisoprène), l'épaisseur de cette couche immobile est dépendante de la masse moléculaire (Mw). Elle est de 4 fois le rayon de giration (Rg) pour les faibles masses (Mw<5000) et de 2 fois pour les masses les plus élevées. Afin de caractériser mécaniquement cette couche, le dispositif expérimental est utilisé comme un rhéomètre a l'échelle moléculaire. Les polyisoprènes fondus en régime enchevêtrés et non enchevêtrés possèdent un comportement rhéologique indépendant de l'épaisseur de l'interface jusqu'a une distance critique qui correspond à une épaisseur d'environ 20 Rg. Pour des distances plus faibles, les lois volumiques de la viscoélasticité ne sont plus respectées. Aux basses fréquences de sollicitations (10-3 Hz), un second module de plateau est observe. Ce second module de plateau traduit une modification des temps de relaxation à l'échelle moléculaire. L’ensemble des données rhéologiques est interprété pour déterminer les modules élastiques moyens des couches confinées. Ils sont respectivement de 5 MPa et 0,5 MPa pour les polymères non enchevêtrés et enchevêtrés. Des analyses plus détaillées permettent la description de l'organisation moléculaire à l'intérieur de ces couches.