Mouillage dynamique : surfaces superhydrophobes et coalescences induites par vibrations

Dynamic wetting : superhydrophobic surfaces and vibration-induced coalescences

• Auteur / Autrice : Lorenzo Betti
• Direction : Xavier Noblin, Céline Cohen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/12/2022
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Physique de Nice
• Jury : Président / Présidente : Élise Lorenceau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Noblin, Céline Cohen, Élise Lorenceau, Anne-Laure Biance, Philippe Brunet, François Gallaire
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne-Laure Biance, Philippe Brunet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces (physique)

Vibrations

Angle de contact

Mots clés libres

Mouillage

Vibrations

Figure de souffle

Ligne de contact

Surface texturée

Coalescence

Wetting

Vibrations

Breath figure

Contact line

Textured surfaces

Coalescence

Résumé

Les phénomènes de mouillage sont au cœur de la vie quotidienne et de nombreuses applications industrielles : systèmes micro fluidiques, revêtement de surfaces, textile. Durant cette thèse, nous avons étudié différents phénomènes mettant en jeu la dynamique de la ligne de contact.Dans une première partie, nous avons réalisé une nouvelle expérience d'impact mécanique sur une plaque couverte d'une figure de souffle. Avec de l'imagerie rapide, nous avons montré que l'hystérésis de l'angle de contact induit un effet de seuil sur l'accélération nécessaire pour générer des oscillations du rayon des gouttes et provoquer leur coalescence.Dans une seconde partie, nous avons étudié en détail la dynamique de coalescence entre deux gouttes posées vibrées. Nous avons mis en évidence que la vibration des gouttes peut engendrer leur coalescence ou de manière plus surprenante leur non-coalescence suivant l'amplitude de vibration et la nature de la surface.Enfin, nous avons étudié la dynamique de l'angle de contact sur des surfaces microtexturées en utilisant de manière originale la méthode du pont capillaire. Nous présentons pour la première fois des mesures pour de l'eau montrant une dépendance très faible de l'angle dynamique avec la vitesse en contraste fort avec nos mesures sur surfaces lisses. On montre l'intérêt de cette méthode pour l'étude de grandes surfaces sans effets de bords.

Wetting phenomena are at the heart of everyday life and of many industrial applications: microfluidic systems, surface coating, textile. During this thesis, we have studied different phenomena involving the dynamics of the contact line.In a first part, we performed a new experiment of mechanical impact on a plate covered with a breath figure. With fast imaging, we have shown that the contact angle hysteresis induces a threshold effect on the acceleration necessary to generate oscillations of the droplets radii and cause their coalescence.In a second part, we have studied in detail the dynamics of coalescence between two vibrated drops. We show how drops vibrations can trigger their coalescence or more surprisingly their non-coalescence depending on the amplitude of vibration and the nature of the surface.Finally, we have studied the dynamics of the contact angle on microtextured surfaces using the capillary bridge method. We present for the first time measurements for water showing a very weak dependence of the dynamic angle with the velocity in strong contrast with our measurements on smooth surfaces. We show the interest of this method for the study of large surfaces without edge effects.