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Mouillage, évaporation et déposition de particules : application au dip-coating
Abstract
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L'objet de cette thèse est l'étude de la déposition de particules colloïdales dans un dispositif utilisé dans l'industrie, le dip-coating, qui consiste à plonger un substrat dans un bain de suspension colloïdale, et à l'en retirer à vitesse constante. Ce dispositif fait intervenir trois phénomènes, dont l'importance est prépondérante dans la même zone, à proximité de la ligne de contact: l'évaporation, présentant une singularité à la ligne triple, l'hydrodynamique, présentant une divergence des contraintes visqueuses à cette même ligne, et le dépôt de particules. Dans une première partie, nous nous sommes intéressés à l'évaporation d'un liquide pur, dont la ligne de contact est en mouvement. Nous avons pu donner de nouvelles lois de Voïnov (en mouillage partiel) et de Tanner (en mouillage total), prenant en compte l'évaporation, et pouvant expliquer les difficultés observées dans les mesures d'angles de contact. Enfin, nous avons pu isoler une longueur, appelée longueur de capture, grâce à une situation de flux nul. Dans une seconde partie, nous nous sommes penchés sur le cas classique de la "tache de café", où la ligne de contact est fixe, mais où il y a présence de particules. Nous avons pu isoler différentes phases de croissance du dépôt solide de particules, ainsi que la formation par flambage ou fluage de la surface de structures organisées à l'échelle microscopiques. Dans une troisième partie, nous avons étudié le dispositif de dip-coating proprement dit. Cette étude nous a permis de mettre en évidence un minimum dans l'épaisseur de particules déposées, et d'expliquer un nouveau régime de déposition appelé "régime évaporatif", grâce au concept de ligne de capture.
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