Mecanismes d'impregnation : surfaces texturees, bigouttes, poreux

• Auteur / Autrice : José Bico
• Direction : David Quéré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Ce manuscrit traite de phenomenes non-conventionnels lies a l'impregnation d'un poreux : mouillage ou demouillage d'une surface texturee, systemes automoteurs de gouttes dans des tubes, impregnation de poreux a plusieurs echelles caracteristiques. L'aptitude d'une surface a etre mouillee (ou non) est largement amplifiee par sa texture. Trois regimes sont mis en evidence et illustres par une surface modele a picots. Des poches d'air se forment sous goutte non mouillante posee sur une telle surface, si bien que la goutte adopte la forme d'une perle (qu'elle aurait dans l'air). En mouillage partiel (mais au-dela d'un angle critique), le liquide epouse le relief de la texture. Enfin si le liquide est suffisamment mouillant, la rugosite est impregnee a l'avant de la ligne de contact. Transitant de la surface plane au tube, nous decrivons ensuite le mouvement spontane d'un double index de liquide (bigoutte) dans un capillaire. La force motrice de ce train resulte de la difference des tensions de surface des liquides. Lors de son deplacement, un film du premier liquide s'intercale entre le wagon et la paroi du tube et joue un role de lubrifiant. Un second film se superpose au precedent a l'arriere de la bigoutte et contrairement au film intercalaire, son epaisseur n'est pas donnee par les lois classiques du mouillage dynamique. Nous comparons enfin l'impregnation d'un capillaire modele a celle d'un poreux reel. La loi classique de washburn modelise relativement bien la dynamique de l'impregnation d'un poreux mais fournit un rayon de capillaire equivalent sans rapport avec la taille reelle des pores et que nous discutons. Nous mettons aussi en evidence un effet de dilution du front d'impregnation dont la cause est assez inattendue : les pores les plus petits utilisent les plus gros comme reservoirs et se remplissent donc plus rapidement.