Étude du démouillage de systèmes multicouches polymères ultra-minces sous cisaillement

Dewetting of ultra-thin polymer multilayered films under shear flow

• Auteur / Autrice : Kheireddin Kadri
• Direction : Cyrille Sollogoub, Guillaume Miquelard-Garnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique-matériaux (AM)
• Date : Soutenance le 14/12/2020
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris) - Procédés et Ingeniérie en Mécanique et Matériaux (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Patrice Laure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cyrille Sollogoub, Guillaume Miquelard-Garnier, Wiebke Drenckan, Thomas Salez
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Wiebke Drenckan, Frédéric Restagno

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pellicules plastiques

Thèses et écrits académiques

Polymères

Mots clés libres

Diagramme spatio-Temporels

Cisaillemnt

Écoulement de films ultra-Minces

Démouillage

Film ultra mince

Rupture de couches

Shear

Ultra-Thin films

Dewetting

Résumé

L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier le rôle du cisaillement sur la rupture de films ultra-minces de polymères, en couplant une étude numérique à une étude expérimentale. Tout d’abord, une méthode numérique adaptée à la résolution de l'équation du film mincea été mise en place sans cisaillement mais en prenant en compte les forces capillaires et de van der Waals,et validée en comparant la dynamique obtenue à des prédictions théoriques.Deux régimes ont ensuite pu être mis en évidence en fonction du taux de cisaillement : dans le cas de faibles taux de cisaillement la rupture est retardée, à plus haut taux de cisaillement elle est supprimée. L’utilisation de diagrammes spatio-temporels a permis de caractériser la déformation de l’interface. Le passage du régime de rupture retardé à celui de rupture supprimée présente une évolution analogue à une transition de phase. L’étude expérimentale à faible taux de cisaillement a permis de confirmer ce retard de rupture, mais aussi de montrer après la rupture une vitesse de démouillage augmentée. Cette étude permettra de mieux appréhender les phénomènes de rupture survenant lors de la coextrusion multinanocouches.

The objective of this PhD work was to study the role of shear on the rupture of ultra-thin polymer films, by coupling a numerical study to an experimental one. First, a numerical method adapted to the resolution of the thin film equation was set up without shear but taking into account the capillary and van der Waals forces. This method was validated by comparing the dynamics obtained to theoretical predictions. With the addition of shear, two regimes have then been evidenced as a function of the shear rate: in the case of low shear rates the rupture is delayed, while at higher shear rates it is suppressed. The use of spatio-temporal diagrams allowed the characterization of the interface deformation. The transition from the delayed to the suppressed rupture regime is similar to a phase transition. The experimental study at low shear rate allowed to confirm this delayed rupture, but also showed after the rupture an increased dewetting speed. This study will allow a better understanding of the rupture phenomena occurring during nanolayer coextrusion.