Recherche Avancée

Thèse soutenue

Dynamique de fracture d'un hydrogel thermoréversible de biopolymères

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Auteur / Autrice : David Martina
Direction : Tristan Baumberger
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des liquides
Date : Soutenance en 2008
Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

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Nous avons étudié la dynamique de fracture d'hydrogels thermoréversibles de biopolymères : les gels de gélatine. Nous avons montré, par des expériences de fracture en mode I, quasi-stationnaire et dans un régime subsonique, que, contrairement à la fracture des gels chimiques et des élastomères, la propagation de la fracture dans les gels de gélatine n'implique pas la scission des chaînes : elles sont extraites entièrement à travers le réseau en tête de fracture, la dissipation provenant simplement de leurs frottements dans le solvant. Nous avons pu produire un modèle simple de type <<Dugdale>> qui permet de rendre compte des ordres de grandeur mesurés ainsi que de prédire des lois d'échelle vérifiées expérimentalement. En parallèle, nous avons étudié le faciès des surfaces créées par la propagation de la fracture. Nous avons montré qu'il n'existe pas de lois d'échelle comme celles observées dans d'autres matériaux ductiles ou fragiles mais que la micro-rugosité présente une hauteur RMS croissante avec la vitesse de fracture, observation jamais rapportée auparavant. Nous avons mis en évidence une vitesse critique en-dessous de laquelle des défauts macroscopiques apparaissent, défauts précédemment observés par Gent et al. Dans les élastomères et décrit exhaustivement par Sekimoto et al. Dans les gels de polyacrylamide. Nous avons pu expliquer la hauteur caractéristique de ces défauts en prenant en compte que ces matériaux très déformables présentent le phénomène d'émoussage de la fracture (<<blunting>>). Nous observons par ailleurs que ces défauts et la micro-rugosité présentent une anisotropie selon un angle <<magique>> indépendant de la vitesse de fracture et des caractéristiques du gel de gélatine.