De la friction à la nano-usure du polystyrène : Rôle des interactions interfaciales

From friction to nano-wear of polystyrene: rote of interfacial interactions

• Auteur / Autrice : Achraf Ghorbal
• Direction : Sophie Bistac
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adhésion (physique)

Matériaux de frottement

Résumé

L'objectif de ce travail est de préciser l'influence des interactions interfaciales sur la friction et l'usure du polystyrène en contact avec un substrat lisse. Pour modifier la nature des interactions, deux substrats sont utilisés : un substrat hydrophobe (wafer de silicium greffé avec un silane terminé CH3) et un substrat hydrophile (wafer hydroxylé). Les essais de friction sont réalisés à l'aide d'un tribomètre en translation. La couche de transfert est étudiée par microscopie à force atomique (AFM) et par spectrométries FTIR et XPS. Des mesures de nano-friction sont également réalisées par AFM. Ces travaux ont montré que le transfert de polymère sur le substrat ne se produit qu'à partir d'une contrainte seuil qui dépend davantage des propriétés du polymère (masse molaire. . . ) et non directement de la nature du substrat. Des corrélations entre les caractéristiques de la couche de transfert, les propriétés interfaciales et le comportement viscoélastique du polymère sont proposées.

The objective of this work is to precise the rote of interfacial interactions in the friction and nano-wear behavior of polystyrene. Studies are focused on the analysis of the transfer layer induced by the friction of polystyrene in contact with a smooth substrate. In order to change the nature of interfacial interactions, two substrates are used : a hydrophilic silicon wafer (hydroxylated by a piranha treatment) and a hydrophobic wafer (chemical grafting with CH3 erminated silanes). Friction experiments are performed with a translation tribometer. The transfer layer is analysed using atomic force microscopy (AFM) and IR and XPS spectroscopies. Nano-scale friction is also measured by AFM. Results show that the transfer appearance needs a critical interfacial shear which depends on intrinsic polymer properties (molecular weight) and not on chemical nature of substrates. Correlations between transfer layer characteristics, interfacial properties and viscoelastic behavior are proposed.