Caractérisation des propriétés d'adhésion et de frottement de quelques matériaux : influence des conditions opératoires

Characterisation of the adhesion and friction properties of several materials: influence of the experimental conditions

• Auteur / Autrice : Joseph Gavoille
• Direction : Jamal Takadoum
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Fahys, Claude Girardet, Michel Nardin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain-André Roche, Hassan Zahouani

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microscopie à force atomique

Tribologie (technologie)

Électrophorèse

Résumé

L'objectif de cette thèse était d'analyser les forces d'interaction en milieu liquide à l'aide de la microscopie à force atomique (AFM) et d'utiliser les résultats des mesures, pour expliquer le frottement mesuré dans le cadre de la microtribologie (charge de 200 mN). Les expériences ont été menées dans différents électrolytes (eau, éthanol, éthylène glycol, formamide) et à pH variable. L'étude de l'influence de la nature de l'électrolyte sur les interactions entre la pointe de l'AFM (Si3N4) et différentes surfaces (verre, Si, films TiN et DLC) a montré une forte corrélation entre le frottement commençant et l'hystérésis d'adhésion mesurée par AFM. L'étude de l'influence du pH sur les forces d'interaction entre la pointe et différents matériaux (SiC, Ni, Cu) a montré que selon la valeur du pH, les matériaux testés présentent des interactions de type attractif ou répulsif dues à leur charge portée en surface qui se manifestent aussi bien sur les propriétés d'adhésion que de frottement.

The aim of this thesis was to analyze the interaction in liquid environment with an atomic force microscope (AFM) and to use the results of the measurements to explain the friction measured in microtribology (load of 200 mN). The experiments have been led in different electrolytes (water, ethanol, ethylene glycol, formamide) and as a function of pH. The study of the influence of the nature of the electrolyte on the interactions between the tip of the AFM (Si3N4) and different surfaces (glass, Si, TiN and DLC coatings) showed a strong relationship between the early friction and the hysteresis of adhesion measured by AFM. The study of the influence of the pH on the interactions between the tip and different materials (SiC, Ni, Cu) showed that according to the value of the pH, the tested materials present attractive or repulsive interactions due to their surface charge that has an impact as well on the adhesion that friction.