Lignes de contact dynamiques à l'échelle microscopique

Dynamic contact lines at microscopic scale

• Auteur / Autrice : Hugo Perrin
• Direction : Bruno Andreotti
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 22/11/2017
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique en Île-de-France (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique statistique de l'École normale supérieure (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Jean-François Joanny
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Andreotti, Catherine Barentin, Lionel Bureau, Yoël Forterre, Pascal Damman
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Barentin, Lionel Bureau
• DOI : 10.70675/a1e0b551ze7dbz491fzba0bzd46065ee4d8d

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mouillage (chimie des surfaces)

Lubrification

Hydrodynamique

Hystérésis

Rhéologie

Matériaux viscoélastiques

Adhésion (physique)

Mécanique des fluides

Rhéologie

Mots clés libres

Mouillage

Hydrodynamique

Lubrification

Défauts

Hystérésis

Activation thermique

Rhéologie

Solide viscoélastique

Adhésion

Mécanique

Wetting

Hydrodynamics

Lubrication

Defects

Hysteresis

Thermal activation

Rheology

Viscoelastic solid

Adhesion

Mechanics

Résumé

Ce travail de thèse met en évidence deux phénomènes microscopiques dissipatifs au voisinage de la ligne de contact dans les phénomènes de capillarité et d'adhésion. L'étude s'appuie sur des expériences dynamiques et des modélisations théoriques. La mesure expérimentale de quantités macroscopiques et la théorie hydrodynamique permettent d'extraire les informations dynamiques localisées au voisinage la ligne de contact. Les différents phénomènes dissipatifs localisés au voisinage de la ligne de contact ont pour origines les propriétés des substrats sur lesquels se déplace la ligne de contact. Pour une surface rigide hétérogène, nous avons développé un modèle rhéologique de la ligne de contact fondé sur l'hydrodynamique, permettant d'établir théoriquement l'évolution temporelle de la ligne de contact et de ses déformations. Une décomposition modale fondée sur la réduction de l'énergie par la théorie du chemin de réaction fournit une prédiction quantitative de la dynamique thermiquement activée de la ligne de contact, en accord avec l'expérience réalisée. Pour un substrat déformable, à partir de l'analyse de deux expériences différentes de mouillage dynamique et de l'estimation de la dissipation dans le substrat, fondée sur sa viscoélasticité, nous avons développé une compréhension générale du comportement dynamique d'une ligne de contact sur un substrat viscoélastique. Pour finir, ce modèle de dissipation viscoélastique est appliqué au cas de l'adhésion réversible, où expérimentalement nous mesurons la dynamique de pelage et de recollement sur un substrat viscoélastique. Cette extension à l'adhésion permet de relier les phénomènes interfaciaux en une compréhension générale

This thesis reveals two dissipative microscopic phenomena close to the contact line in the fields of capillarity and adhesion. The study is based on dynamic experiments and theoretical predictions. Experimental measurement of macroscopic quantities and the hydrodynamic theory give access to dynamic information located close to the contact line. The different dissipative phenomena, located close to the contact line, originate from the properties of the substrates on which the contact line moves. For a heterogeneous rigid surface, we have developed a rheological model of the contact line based on hydrodynamics, in order to theoretically establish the temporal evolution of the contact line and its deformations. A modal decomposition based on the reduction of the energy by the reaction path theory allows a quantitative prediction of the thermally activated dynamics of the contact line, in agreements with the experiment carried out. For a deformable substrate, based on the analysis of two different experiments of wetting dynamics and on the estimation of the dissipation in the substrate founded on its viscoelasticity, a general understanding of the dynamical behavior of contact lines on viscoelastic substrates is achieve. Finally, this viscoelastic model is applied to the case of weak adhesion, where experimentally we measured the peeling dynamics from a viscoelastic substrate. This extension to adhesion bridge the gap between different interfacial phenomena into a general understanding