Phénomènes d'interface en milieu tensioactif hors-équilibre : adsorption compétitive, processus transitoires et dynamiques
par Laurent Vonna
Thèse de doctorat en Chimie - Physique
Sous la direction de Jacques Schultz.
Soutenue en 1999
à Mulhouse .
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Résumé
L'objectif de ce travail est de simuler et de modéliser des phénomènes d'instabilités dynamiques transitoires lors de l'adsorption de tensioactifs aux interfaces. Pour cela, nous avons développé des systèmes simples qui présentent une zone de contact triphasique (solide/eau/huile) exposée à un flux variable de tensioactifs. Ce caractère hors-équilibre de la phase tensioactive est engendré par une source locale de diffusion du tensioactif et représente une étape vers la modélisation de processus biologiques ou procédés industriels dans lesquels des fluctuations de concentration d'espèces tensioactives peuvent prendre naissance. Pour s'affranchir des effets de rugosité et d'hétérogénéités chimiques, des surfaces solides modèles sont élaborées par auto-assemblage moléculaire et utilisée dans chacune de nos études. Les systèmes développés ont permis de mettre en évidence et d'étudier divers type d'instabilités aux interfaces : 1) Des singularités de mouillage (transition, inversion) interprétées par, un recouvrement des parties linéaires des cinétiques d'adsorption aux interfaces couplées (solide/eau) et (eau/huile), ou encore, l'existence d'une barrière entropique lors de l'adsorption de molécules polymériques à l'interface (solide/eau), 2) Des instabilités oscillatoires d'un ménisque de mouillage vertical (solide/eau/huile) induites par une surcompression du film moléculaire et modulées par différents paramètres comme la taille moléculaire, l'efficacité tensioactive ou le flux de tensioactifs, 3) Des migrations et distorsions de profils d'une goutte d'huile confinée, engendrées par une adsorption asymétrique du tensioactif, 4) L'instabilité d'un film d'huile confiné entre un solide et une phase aqueuse tensioactive. L'ensemble des résultats montre en outre la dépendance de ces instabilités avec la variation spatio-temporelle du profil de concentration de tensioactifs qui définit le flux de molécules s'adsorbant dans la zone de contact triphasique.
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