Rôle des interfaces et du confinement dans les films minces liquides

Interfaces and confinement effects in thin liquid films

• Auteur / Autrice : Jérôme Delacotte
• Direction : Dominique Langevin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides complexes

Rhéologie

Mousses (matériaux)

Interfaces (sciences physiques)

Résumé

La compréhension de la stabilisation des mousses impose de prendre en compte les effets liés au confinement des fluides complexes, ainsi que le rôle des propriétés des interfaces. Ces problèmes se retrouvent également dans des domaines qui se développent beaucoup actuellement comme la microfluidique et la nanofluidique. Le confinement et l'influence des tensioactifs sur l'amincissement de films ultra-minces (<100 nm) ont été étudiés sur des systèmes mixtes de tensioactifs et de polyélectrolytes. L'étude expérimentale de ces films ultra-minces à l'aide d'une balance à films, utilisée comme un rhéomètre et couplée à un modèle hydrodynamique a permis d'accéder à la dissipation dans les films à travers une viscosité effective. Celle-ci est plus élevée dans les films plus minces. De plus elle est aussi affectée par la nature des interfaces qui confinent le polyélectrolyte. La formation de films plus épais (10 microns) entraînés sur une plaque solide permet d'isoler le rôle de l'interface. L'utilisation de tensioactifs de solubilités différentes a permis de quantifier une transition dynamique d'épaississement Par ailleurs, dans le cadre d'une collaboration, un modèle hydrodynamique a été développé pour prendre en compte l'effet de la viscosité de surface dans l'épaississement. Nous avons pu caractériser le régime dans lequel la rhéologie interfaciale est régie par la viscosité seule. Ce modèle constitue la première étape yers un modèle prenant en compte la visco-élasticité de surface.

Interfacal properties and confinement effects of complex fluids are involved in stabilization of foams. This question is also related to microfluidics and nano-fluidics, which have been developed during recent years. Mixed solutions made of polyelectrolytes and surfactants have been used to study the influence of both confinement and surfactant in ultra-thin films (< 100 nm). Dissipation in these films was probed by a thin film pressure balance as a rheometer combined with a hydrodynamical model. An effective viscosity can be extracted, which is higher for thinner films and affected by the nature of the surfactant. Generation of thicker films (a few microns) by dip coaling of a solid plate enables the separation of the effects of confinement. Several surfactants with different solubilities were used. A dynamic transition of thickening was found and quantitatively explained. Furthermore, in the frame of a collaboration, a hydrodynamic model was developed to take into account surface viscosity in the thickening phenomenon. We could characterize the regime in which interfacial rheology is driven by pure surface viscosity. This model is the first step toward a model taking into account both surface elasticity and surface viscosity.