Thèse soutenue

Caractérisation par ondes acoustiques des surfaces fonctionnalisées
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Auteur / Autrice : Nadine Saad
Direction : Georges NassarMichel AjakaPierre CampistronJulien Carlier
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Électronique. Acoustique et télécommunications
Date : Soutenance le 28/09/2012
Etablissement(s) : Valenciennes en cotutelle avec École Doctorale des Sciences et de Technologie (Beyrouth)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Pôle de recherche et d'enseignement supérieur (PRES) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
Jury : Président / Présidente : Guy Vereecke
Examinateurs / Examinatrices : Georges Nassar, Michel Ajaka, Pierre Campistron, Julien Carlier, Gilles Despaux, Michel Kazan, Bertrand Nongaillard, Antonio Khoury, Bassam Merheb, Bertrand Nongaillard, Vincent Thomy, Doumit Zaouk
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Despaux, Michel Kazan

Résumé

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La fonctionnalisation des surfaces permet d’en modifier leur comportement vis-à-vis des propriétés physico-chimiques de fluides. Nous avons restreint notre étude à la caractérisation par méthode acoustique des interfaces microstructurées silicium-fluide pour lesquelles une gravure physique d’un réseau de piliers de petites dimensions a été réalisée. Les propriétés de ces interfaces vis-à-vis des liquides dépendent de la géométrie des gravures, des propriétés du fluide et des conditions d’interaction du fluide avec la surface. Notre objectif a été de confronter des modèles de comportement en terme de mouillabilité de ces surfaces aux mesures des coefficients de réflexion des ondes ultrasonores. Une première étape du travail a consisté à modéliser le coefficient de réflexion d’une onde ultrasonore incidente sur une surface microtexturée en fonction de l’état du liquide sur la surface. Deux états physiques caractéristiques ont étés étudiés : l’état où le liquide reste au sommet des piliers (état Cassie) et celui où le liquide pénètre dans le réseau de piliers (état Wenzel). Deux modèles numériques ont été développés : le premier repose sur la modélisation par éléments finis utilisant COMSOL MULTIPHYSICS et le second modèle numérique utilise une méthode explicite aux différences finies.La technique expérimentale est fondée sur une méthode de mesure du coefficient de réflexion électrique d’un transducteur ultrasonore haute fréquence à l’aide d’un analyseur de réseau, qui permet après traitement d’en déduire le coefficient de réflexion à l’interface.Les résultats originaux obtenus démontrent qu’une onde acoustique de compression est sensible à l’état d’un liquide sur une surface microtexturée.