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Theses

Dynamique du mouillage et du séchage d'une goutte d'eau sur un film de polymère hydrosoluble

Résumé : Afin d'éviter l'apparition de traces de type tache de café, une stratégié consiste à hydrophiliser les surfaces en déposant une couche de polymère hydrophile. La question qui s'est alors posée est : que se passe-t-il lorsque l'on mouille cette surface avec de l'eau ? La surface ainsi hydrophilisée empèche-t-elle la formation de traces ? Pour répondre à ces questions, nous avons observé l'étalement de gouttes d'eau sur des films de polymère hydrophile. Nous avons alors constaté que la goutte s'étale d'autant mieux (angle de contact faible, rayon de goutte élevé) que la fraction d'eau dans le film de polymère est élevée. Ainsi, une préhydratation de la couche polymère aide à l'étalement de la goutte. Nous avons montré que l'absorption d'eau de la phase vapeur, issue du gradient d'humidité imposé par la goutte elle-même, est l'origine principale de la préhydratation de la couche de polymère. Cette préhydratation est d'autant plus efficace que la ligne de contact avance lentement. Nous avons modélisé qualitativement ce phénomène. Cependant, lorsque la ligne triple ralentit, il existe des transferts de matière autres que celui par la phase vapeur : la dissolution du polymère dans la goutte aux vitesses intermédiaires de la ligne triple et la diffusion de l'eau dans le film de polymère, devant la ligne de contact, aux très faibles vitesses. Ces deux transferts modifient également la dynamique de la ligne de contact. Nous avons estimé à l'aide d'arguments simples, les vitesses critiques en-dessous desquelles la dissolution du polymère dans la goutte, puis la diffusion de l'eau dans le film de polymère affectent l'angle de contact. Ces vitesses dépendent de différents paramètres dont l'épaisseur de la couche de polymère ou encore les coefficients de diffusion de l'eau dans le film de polymère ou du polymère dans l'eau. En variant la physico-chimie du polymère, nous avons observé deux comportements de la ligne de contact lors du séchage de la goutte d'eau : 1. la ligne recule et laisse un dépôt continu de type volcan (cas du polymère neutre) 2. la ligne est accrochée et un anneau de polymère de type tache de café se forme (cas des polymères chargés). Nous donnons des arguments qui laissent à penser que la forte pression osmotique due à la présence des charges confinées non écrantées sur le squelette du polymère est une des raisons possibles du blocage de la ligne de contact. En pratique, le fait que la préhydratation par la phase vapeur soit le mécanisme dominant pour l'étalement d'une goutte posée sur un film fin de polymère, signifie que pour que la ligne de contact avance le plus loin possible, il faut un polymère qui s'hydrate très facilement, donc très hygroscopique. On pourra alors choisir un polymère chargé déposé en une couche de faible épaisseur. Cependant, le choix d'un polymère chargé pour favoriser l'étalement provoque un blocage de la ligne triple non désiré en condition de séchage. L'ajout de sel permettrait alors une reculée à vitesse constante avec un dépôt de taille réduite.
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https://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00575960
Contributor : Ecole Espci Paristech <>
Submitted on : Friday, March 11, 2011 - 3:18:19 PM
Last modification on : Saturday, September 26, 2020 - 11:44:06 PM
Long-term archiving on: : Sunday, June 12, 2011 - 2:48:00 AM

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00575960, version 1

Citation

Astrid Tay. Dynamique du mouillage et du séchage d'une goutte d'eau sur un film de polymère hydrosoluble. Chimie-Physique [physics.chem-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2009. Français. ⟨pastel-00575960⟩

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