Etude des propriétés physiques et mécaniques de matériaux ...

Bibliographie
l’énergie à fournir pour augmenter la surface d’une unité. Quand deux matériaux sont en contact (dont
au moins un est condensé), cette énergie de surface devient une énergie interfaciale, on parle aussi de
tension interfaciale.
Notion d’angle de contact. Quand une goutte de liquide est déposée sur une surface solide, le
liquide va soit s’étaler complètement sur la surface pour former un film mince soit s’étaler de manière
limitée en gardant une forme de goutte. La forme finale du liquide sur la surface est une indication de
la mouillabilité de la surface par le liquide. La mesure quantitative du mouillage est l’angle de contact,
, c’est à dire l’angle formé entre la surface d'un liquide et la surface du solide (Figure 1-18). Dans le
cas où le liquide forme un film uniforme (= 0°), le liquide mouille parfaitement le solide. Si la valeur
de l’angle est finie alors le mouillage est partiel. On considère que la limite entre un liquide non
mouillant et mouillant est 90°.
LV
SV
SL
Figure 1-18 : Mouillage d‘un solide par un liquide
Thermodynamique du mouillage. Chaque interface possède une certaine énergie libre donnée
par unité d’aire. Ces paramètres décrivent les interfaces loin de la ligne triple de contact, car au
voisinage de cette ligne, il existe une zone où la structure peut être complexe. Si on considère un
système triphasé, dans lequel la goutte de liquide est considérée comme le fluide L, le milieu ambiant
comme le gaz V, et la surface solide S, alors l’équation de Young permet de relier les valeurs des
tensions interfaciales à la valeur de l’angle de contact. Soit à l’équilibre :
où LV , SV , et SL sont les tensions interfaciales.
cos
(1.12)
LV SV SL
Hystérésis du mouillage. Les mesures d’ange de contact se compliquent par l’existence
d’hystérésis d’angle de contact. L’angle de contact peut varier si le liquide avance sur la surface (angle
d’avancée, A ) ou si le liquide est retiré de la surface (angle de retrait, R ).
(1.13)
Dans les études d’angle dynamique de contact, le mouvement de la ligne de mouillage n’est pas
toujours régulier et continu (mouvement saccadé). Il a également été observé que les valeurs de A et
R dépendaient de la vitesse du mouvement de la ligne de mouillage, A augmentant avec la vitesse et
R diminuant.
A
R
Rugosité de surface. Les précédentes discussions impliquaient que la surface était idéalement
lisse et plane. En réalité, même une surface finement polie a des aspérités d’au moins 5 nm. Wenzel
[71] propose une relation prenant en compte un facteur de rugosité R w :
cos R
( )
(1.14)
LV w SV SL
Evidemment, l’angle de contact apparent est modifié par la présence de rugosités mais aussi par
celle de pores. Pour relier l’angle de contact apparent à la rugosité, il est nécessaire d’avoir des
Cette thèse est accessible à l'adresse : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2005ISAL0111/these.pdf
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© [E. Xolin], [2005], INSA de Lyon, tous droits réservés