Nature de la transition de Landau-Levich

On the Landau-Levich transition

• Auteur / Autrice : Giles Delon
• Direction : Marc Fermigier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Dynamique des fluides et des transferts
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Capillarité

Chimie des surfaces

Angle de contact

Mouillage (chimie des surfaces)

Résumé

Un solide peut être recouvert d'un film mince de liquide quand celui-ci est retiré à vitesse constante en dehors du liquide. Ce processus d'enduisage par trempage a été initialement étudié par Landau et Levich. Dans le cas du mouillage partiel, il y a une vitesse seuil en dessous de laquelle le ménisque est stable et le solide reste sec. Nous étudions la transition de mouillage dynamique entre les deux états : à petite vitesse, un ménisque stable, à haute vitesse l'entraînement d'un film liquide. Il a été montré qu'une ligne de contact devient instable pour une valeur du nombre capillaire supérieure à une valeur critique Cac et qu'une modulation périodique de la ligne de contact relaxe alors en un temps infini. Au cours de nos expériences, l'entraînement du liquide apparaît pour un nombre capillaire Ca* inférieur à Cac. Le comportement critique attendu à Cac est alors évité. On observe alors une relaxation de la ligne de contact en un temps fini. La vitesse seuil coïncide exactement avec la vitesse que connaît la ligne de contact au-delà de la transition. L'apparition de cette transition prématurée est expliquée par la nucléation d'un bourrelet capillaire qui se propage à l'intérieur du film liquide. Les caractéristiques du bourrelet déterminent la vitesse seuil d'entraînement du liquide. Les observations sont comparées avec un modèle hydrodynamique multi-échelles.

A solid surface can be coated with a thin film by is withdrawning the solid at constant speed out a liquid bath. This dip coating process was initially analyzed by Landau and Levich. In partial wetting situation, there is a threshold velocity below which the meniscus is steady and the solid remains dry. We investigate the dynamic wetting transition between two states : at low velocity, a stable meniscus, at high velocity, an entrained film. It has been shown that a receding contact line becomes unstable when the capillary number exceeds a critical value Cac and that a periodic perturbation of the contact line would relax with an infinite time. In our experiments, liquid entrainment occurs at a capillary number Ça* lower than Cac. The critical behavior expected at Cac is thus avoided. We observe in this case the relaxation of the contact line in a finite time. Thethreshold velocity coincides precisely with the contact line velocity above the transition. We explain the occurrence of an early transition by the nucleation of a capillary ridge moving ahead of thé thin film. The characteristics of this ridge determine the threshold velocity for liquid entrainment. Observations are compared with a full-scale hydrodynamic model.