[PDF] Etude expérimentale modèle de limbibition capillaire de substrats

View - Download Etude expérimentale modèle de limbibition capillaire de substrats

Previous PDF

Next PDF

A???e 20?2

U?iversit? de Haute A?sace

I?stitut de Scie?ce des ?at?riaux de ?u?h?use

TH?S?

Pr?sent?e?pour?obtenir?le?titre?de

D?CT?UR D? ?"U?IV?RSIT? D? HAUT? A?SAC?

Discip?i?e : Chi?ie des ?at?riaux

Par?

D?rra B?? JA?IA DA????

?tude exp?ri?e?ta?e ??d??e de ?"i?bibiti?? capi??aire de substrats p?reux ? v??u?e et structure de p?res ajustab?es

RE?ERCIE?E?TS

Le travail pr?sent? dans ce m?moire est inscrit dans le cadre d"une collaboration entre l"?nstitut de Science des Mat?riaux de Mulhouse (?S?M?CNRS) et l"?nstitut Charles Sadron (?CS?CNRS) de Strasbourg? ?l a ?t? cofinanc? par le Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et la R?gion Alsace? ?e remercie tout d"abord Dimitri ?VAN?V et Cathie V?X? qui se sont succ?d?s ? la direction de l"?nstitut de Sciences des Mat?riaux de Mulhouse? pour m"avoir accueillie dans leur laboratoire pendant la dur?e de ma th?se? ?e tiens ? exprimer ma reconnaissance ? ?amidou ?A?DARA? qui a codirig? mes travaux de th?se? pour avoir accept? de m"encadrer? pour sa pr?sence et sa disponibilit?? ses conseils et ses comp?tences? Nos longues discussions m"ont ?t? d"un pr?cieux apport? C"?tait un r?el plaisir de travailler sous sa direction? ?e remercie chaleureusement Yves ??LL? co?directeur de ma th?se? pour la qualit? de son encadrement et pour ses conseils et remarques pertinentes? ?e remercie sinc?rement Laurent V?NNA? qui a coencadr? ce travail et lui a accord? tout son int?r?t en mettant ? ma disposition toutes ses comp?tences scientifiques? ?l a fait preuve de beaucoup de disponibilit?? de patience? d"optimisme et d"humanit?? ?e ne le remercierai jamais assez? ?"exprime toute ma gratitude ? ?ean?Luc R??SPR?N??R? Charg? de recherche (CNRS) au D?partement de Chimie et des Mat?riaux ?norganiques (DCM?) ? Strasbourg et Ahmed ?AMRA?U?? ma?tre de conf?rences ? l"Universit? Paris?Descartes (?nstitut Rayonnement Mati?re de Saclay) pour avoir accept? la charge d"?tre rapporteurs de ce m?moire? ?e suis particuli?rement sensible ? l"honneur qu"ils m"ont fait en acceptant de juger mon travail? Mes remerciements sont aussi adress?s ? ?ean?Marc S?N?C?T? Product Developer Leader ? ?CV C?AMB?RY ?NT?RNAT??NAL? pour avoir accept? de faire partie du jury de ma th?se? De m?me? je remercie tr?s particuli?rement Dominique Dupuis Professeur ? l"Universit? de ?aute Alsace (?nsisa Werner) de m"avoir fait l"honneur de faire partie du jury de ma th?se? Parmi les innombrables personnes? qui m"ont aid? ? achever ce travail? j"aimerais remercier ? Luc D?LM?TT? pour son pr?cieux conseil relatif ? la d?termination de la porosit? des pastilles? ?ugues B?NN?T et Lo?c V?DAL pour les superbes images M?B? pour leur sympathie et leur disponibilit?? Simon ?R?? pour sa patience? et son aide dans les caract?risations ?nfra?rouge? Mes remerciements vont ?galement ? ?autier SC?R?D? pour les nombreux recuits thermiques et les mesures en DSC? Philippe KUN?MANN pour sa gentillesse et sa serviabilit?? Patrick LAM??LL? pour le dispositif exp?rimental et pour les nombreux outils qu"il m"a pr?t?s et enfin Marie?Paule ??RN pour sa joie de vivre? son humour et ses mesures de B?T? Mes remerciements s"adressent aussi ? B?n?dicte L?B?AU?TALAM?NA et ?abiba N?UAL? (?quipe Mat?riaux ? Porosit? Contr?l?e ? l"?S?M) pour avoir pris le temps de faire les mesures en porosim?trie mercure et DLS? pour leur disponibilit? sans faille et pour toutes les explications et interpr?tations? ?e remercie ?galement Celine ARN?LD de l"?nstitut Charles Sadron pour sa gentillesse et pour toutes les synth?ses des solutions collo?dales? ?e remercie aussi Alain RAM?AU de l"?nstitut Charles Sadron pour les tests de ?PC? Mes meilleurs souvenirs de ces quelques ann?es restent cependant li?s ? l"ambiance quasi?familiale qui r?gne au laboratoire? ?e remercie donc toute l"?quipe ? Ph?nom?nes de Mouillage et Auto?assemblage ? dont j"ai fait partie durant les ann?es de ma th?se ? Karine M?U??N? Mohammad RA?AB et Samer DARW?C?? Le service administratif ? ?abienne S?R?AT?? Christian DAN??L? Sylvie ??R??T? Nathalie CAST?L??N? ?oelle

DAN?Y et Louisa ?D?R??

?e remercie tous les doctorants de l"?S?M pour leur ambiance bel enfant ? ?elena MARQU?Z? ?alal BAC?AR?UC??? ?hab D?KA? Matthieu WA?N?R? Perrine CALV?Z?

Marie PALM?R??

Avant de finir? je tiens aussi ? remercie mon ami Aissam A?R?UD? pour ses conseils? ses encouragements et son aide? ?e remercie enfin mon mari? mon adorable Lina? ma famille et mes amis qui m"ont constamment soutenu? 3 ?IST? D?S FIGUR?S

Figure I?? :?a??Photographies??vue?de?dessus??de?l"empreinte?laiss?e?apr?s?imbibition?d"encre?dans?des?papiers?

de? diff?rentes? textures,? b?? et? c?? photographies? du? volume? de? sable? imbib?? par? un? agent? neurotoxique?

respectivement?vue?de?des sus,?et?apr?s?extraction?du?volume?imbib? ? 6

Figure I?2 :??a?? et??b???mages?de?Microscopie??lectronique???Balayage?d"un?assemblage?de?nanofibres?de?

carbone 7 Figure I?3 :??a??et??b???mages?de?Microscopie??lectronique???Balayage?d"un?tissu?en?coton??7

Figure I?4 :??mages?de?Microscopie??lectronique???Balayage?de?cellulose??a??vue?de?dessus,??b??vue?en?coupe??7

Figure I?5 :??mages?de?Microscopie??lectronique???Balayage?illustrant?la?modification?de?surface?d"une?roche?

par?une?croissance?bact?rienne 7

Figure I?6 :?Repr?sentation? sch?matique? de? diff?rentes? m?thodes? d"assemblages? bidimensionnels? de?

microbilles

?:? ?a?? Sch?ma? de? l"?vaporation? classique? d"une? suspension? collo?dale? dans? l"air.?Les? particules?

?b?? Sch?ma? de? l"?talement/s?chage? d"une? suspension? collo?dale? sur? tournette? ?spin -coating?,? ?c??

Repr?sentation?sch?matique

microbilles,? ?d?? Sch?ma? de? l"?talement/s?chage? d"une? suspension? collo?dale? sur? substrat? immerg?? ?dip-

coating?.? croissance?du?cristal,?j qui?peut??tre?en?mono?ou?multicouches? ?2

Figure I?7 :?Repr?sentation? sch?matique? de? diff?rentes? m?thodes? d"assemblage? tridimensionnel? de?

microbilles

?:? ?a?? par? s?dimentation,? ?b?? par? centrifugation,? ?c?? dispositif? exp?rimental?de? la? cellule?

?lectrophor?tique,? 2 Figure I?8 :?Sch?ma?illustrant?la?d?finition?de?la?tortuosit??24

Figure I?9 :?Mod?lisation?des?forces?de?coh?sion?entre?les?mol?cules???la?surface?et?au?sein?d"un?liquide?25

Figure I??0 :??outte?d"un?liquide?en??quilibre?sur?une?surface?lisse?d"un?solide?26 Figure I??? :?Mesure?des?angles?d"avanc?e?et?de?retrait?d"un?liquide?sur?une?surface?26

Figure I??2 :??a??une?goutte?d?pos?e?sur?un?solide?lisse?et?homog?ne,??b???tat?de?Wenzel?:?le?liquide??pouse?la?

textur? ?2 7 Figure II?? :?Synth?se?des?particules?de?polystyr?ne?49

Figure II?2 :??mages?en?microscopie??lectronique???transmission?des?microbilles?de?PS?:??a??d=??9?nm,??b??

50
4

Figure II?3:?Spectre??nfra-Rouge???Transform?e?de??ourrier?des? microbilles?de?polystyr?ne?de???9?nm?de?

diam?tre ?5 2

Figure II?4 :?Superposition?des?spectres??nfra-Rouge???Transform?e?de??ourrier?des?microbilles?de?diff?rents?

diam?tres 5 2

Figure II?5:?Courbes?obtenues?par?DSC?pour?les?microbilles?de?PS?de?diff?rents?diam?tres,?utilis?es?dans?cette?

?tude 5 3

Figure II?6 :?Repr?sentation?sch?matique?de?la?proc?dure?exp?rimentale?permettant?de?r?aliser?des?pastilles?55

Figure II?7 :??mages?de?microscopie??lectronique???balayage?de?la?surface,?et?de?la?section?des?pastilles?de?

nm,??i d =???0?nm 5 7

Figure II?8 :?Porosit?? des? pastilles? mesur?e? par? la? m?thode? d"Archim?de? en? fonction? du? diam?tre? des?

microbilles ?5 8

Figure II?9 :?R?sultats?des?mesures?par?porosim?trie?mercure?montrant??a??la?variation?de?volume?en?fonction?

de??a? ?5 9

Figure II??0 :?Diam?tre?des?pores?d?termin??par?porosim?trie?mercure,?et?calcul????partir?d"un?assemblage?

60

Figure II??? :??mage?de?la?surface?r?alis?e?par?Microscopie????orce?Atomique?en?mode?intermittent,?pour?les?

diff?rentes? tailles? de? microbilles,? avec? une? repr?sentation? du? profil? de? hauteur? correspond? ainsi? qu"une?

mesure?de?la?rugosit? ?6 2

Figure III?? :?Repr?sentation?sch?matique?des?diff?rentes??tapes?de?l"impact?d"une?goutte?sur?une?surface?

faiblement? mouillante:? ?a?? la? goutte? percute? le? substrat,? ?b?? s"?tale,? ?c?? se? contracte? et? se? d?forme?

?6 8

Figure III?2 :?Photographies?obtenues?avec??une?cam?ra?ultra-rapide??9000?images/sec?,?de?la?d?formation?de?

?:??a??et??b?? pour? une? vitesse? d"impact? de? ?7? cm/sec? correspondant? ?? un? nombre? de? Weber? W e?=? ?,?.? ?e?? Pour? des? nombres?de?Weber?encore?plus?grands??W 69
Figure III?3 :?Photographie?d"un?front?de?diffusion?d"encre?dans?du?papier??vue?de?dessus???7? Figure III?4 :?Sch?ma?du?dispositif?exp?rimental??goniom?tre?Kr?ss??72

Figure IIII?5 :?Repr?sentation?sch?matique?de?la?goutte?et?des?param?tres?g?om?triques?d?crivant?son?profil?

h?t?,?D?t??et????t ??7 3

Figure III?6 :?Maille??l?mentaire??en?rouge??d"un?assemblage?hexagonal?compact?bidimensionnel?de?sph?res?

?vue?de?dessus??7 7

Figure III?7:?Tensions?de?surface?des?m?lange?d"eau?et?d"?thanol?extrapol?es?et?exp?rimentales?en?fonction?de?

la?concentration?volumique?en??thanol?7 8

Figure III?8 :?Angles?de?contact???l"avanc?e? mesur?s?sur?la?surface?de?r?f?rence?en? polystyr?ne?pour?les?

80
5

Figure III?9 :??orces?capillaires?en?fonction?de?la?concentration?volumique?d"?thanol?dans?l"eau?d?termin?es???

Figure III??0 :?Variation?de?la?force?capillaire?en?fonction?de?la?concentration?volumique?d"?thanol?dans?l"eau,?

avec? les? angles? de? contact? correspondants,? et? la? force? capillaire? critique? ?? partir? de? laquelle? l"imbibition?

spontan?e?est?observ?e?8 2

Figure III??? :?Variation?des?diam?tres?normalis?s?des?aires?de?contact?des?gouttes?de?diff?rents?m?langes?

?;??a??en??chelle?lin?aire,??b??en??chelle?logarithmique 8 5

Figure III??2 :?Variation?de?hauteurs?normalis?es?des?gouttes?de?diff?rents?m?langes?binaires?eau/?thanol?en?

fonction?du?temps 5

Figure III??3 :?Variation?des?angles?de?contact?des?gouttes?de?diff?rents?m?langes?binaires?eau/?thanol?en?

ique?8 5

Figure III??4 :?Variation?des?volumes?normalis?s?des?gouttes?de?diff?rents?m?langes?binaires?eau/?thanol?en?

fonction?du?temps 6

Figure IV?? :?Variation?avec?le?temps?des?diam?tres?normalis?s?D/D0?et?des?hauteurs?normalis?es?h/h0?des?

?9 4

Figure IV?2 :?Pr?sentation?log-log?de?la?variation?avec?le?temps?des?profondeurs?de?p?n?trations?des?gouttes?

?:?a?? ?9 5

Figure IV?3 :?Variation? en? fonction? des? concentrations? en? ?thanol? des? exposants? n? ?a,? b,? c,? d,? e?? et? des?

n?de?la?profondeur?de?p?n?tration?pour? toutes?les?tailles?de?microbilles?de?PS ?9 6

Figure IV?4 :?Variation?avec?le?temps?des?diam?tres?normalis?s?D/D0?et?des?hauteurs?normalis?es?h/h0?des?

7

Figure IV?5 :?Pr?sentation?log-log?de?la?variation?avec?le?temps?des?profondeurs?de?p?n?trations?des?gouttes?

l"eau 8

Figure IV?6 :?Variation?en?fonction?des?diam?tres?de?microbilles?de?PS?des?exposants?n??a,?b,?c,?d,?e??et?des?

?9 9

Figure IV?7 : Variation?en?fonction?des?concentrations?en??thanol?des?exposants?n??a??et?des?pr?facteurs?a??b??

n?de?la?profondeur?de?p?n?tration??00

Figure IV?8 :?Variation?en?fonction?de?la?taille?des?microbilles?de?PS?des?exposants?n??a??et?des?pr?facteurs?a??b??

obtenues? ?? partir? du? fit? de? la? fonction? at n?de? la? profondeur? de? p?n?tration? pour? toutes? concentration? d"?thanol?dans?l"eau ?00

Figure IV?9 :?Contribution?relatives?des?r?gimes?visqueux?et?inertiels?sur?la?distance?parcourue?par?le?liquide?

?0 4

Figure IV??0 :?Sch?ma?du?mod?le?de?doublet?de?pore?en?parall?le,?de??longueur?L?et?de?rayons?respectifs?R??et?

R ??pour?deux?niveaux?de?remplissage??0? ?0 5 6

Figure IV???:?Variation?de?la?perm?abilit??

microbilles ??0 7

Figure IV??2:?Variation?du?rayon?de?pore?Rp?en?fonction?du?diam?tre?des?microbilles??a??calcul????partir?de?la?

???0 8

Figure IV??3:?Variation?des?pr?facteurs?a?th?oriques?et?exp?rimentales????0%?en?volume?d"?thanol?en?fonction?

du?diam?tre?des?microbilles ??0 8

Figure IV??4 :?Repr?sentation?sch?matique?de?l"espace?confin??entre?deux?billes?en?contact?et?des?rayons?de?

pores??quivalents?associ?s ?0

Figure IV??5 :?Variations?du?pr?facteur?a??vitesse??en?fonction,??a??de?la?concentration?en??thanol?pour?les?

?thanol

Figure IV??6 :?Sch?ma?du?cycle?d"??vaporation/condensation??dans?un?nanopore,???forte?concentration?en?

?th

condense? dans? le? film? mouillant? ?c?,? La? combinaison? des? conditions? ?a?? et? ?b?? permet? de? restaurer? les?

2

Figure V?? :?Clich?s?M?B?des?surfaces?et?des?coupes?transversales?des?pastilles??form?es?par?des?microbilles?de?

20

Figure V?2 :??mages?de?microscopie???force?atomique??topographie?en?mode?intermittent??de?la?surface?des?

?0?nm?de?diam?tre,?et?recuites???quatre?temp?ratures?diff?rentes ?2

Figure V?3 :?Variation?du?volume?intrus??en?fonction?de?la?pression?appliqu?e,?mesur?e?par?porosim?trie?

??2 2

Figure V?4 :?Porosit??des?pastilles?en?fonction?des?temp?ratures?de?recuit,?mesur?e???partir?des?courbes?de?

porosim?trie?mercure ??2 3

Figure V?5 :?Distribution?en?taille?de?pores?obtenue?par?porosim?trie?mercure?sur?la?pastille?de?microbilles?de?

??0?0?nm,???partir?des?courbes?de? la?figure?V.???2 4

Figure V?6?:? Photographies? montrant? ?a?? la? cin?tique? de? r?hydratation?d"une? carotte? d?shydrat?e? par?

rev?tement?d"alginate?en? cours?d"imbibition???2 5

Figure V?7 :?Repr?sentation?log-log?de?la?variation?avec?le?temps?des?profondeurs?de?p?n?tration?dans??des?

et?pour?les?quat re?temp?ratures?de?recuit??2 6

Figure V?8 :?Variation?en?fonction?de?la?temp?rature?de?recuit??a??des?exposants?n,?et??b??des?pr?facteurs?a,?

n?de?la?profondeur?de?p?n?tration,?en? fonctio n?du?temps??figure?V.7???2 6

Figure V?9 :?Variation?en?fonction?de?la?temp?rature?de?recuit?de?la?porosit??et?de?la?surface?sp?cifique??27

Figure V??0 :??mages?de?microscopie???fluorescence?de?deux?pastilles??en?coupe?,?apr?s?imbibition.?Les?pastilles?

ont

? ?t?? pr?alablement? recuites,? respectivement? ?? 98?C? et? ?07?C.? Ces? images? montrent? clairement?les?

empreintes?

fluorescentes? du? fluide? ?? la? fin? du? processus? d?imbibition,? le? profil? initial? de? la? goutte? ?tant?

repr?sent??en?gris?sur?ces?photos ??2 8

Figure V??? :?Variation? de? la? profondeur? de? p?n?tration? en? fonction? du?temps? pour? ?a?? diff?rentes?

7

une? concentration? de? ?0%? en? ?thanol.? La? fl?che? verte? montre? la? correspondance? entre? la? cin?tique?

Figure V??2 :?Repr?sentation?sch?matique?des?syst?mes?en?bicouche?que?nous?avons?utilis?s?dans?ce?travail?:?

?a?? une? couche? de? microbilles? PS? de? ?7?? nm? de? diam?tre? d?pos?e? sur? une? pastille? ?paisse? form?e? de?

?diam?tre??d?pos?e?sur?une?pastille? 30

Figure V??3 :??mages?de?microscopie??lectronique???balayage?d"une?pastille?form?e?de?microbilles?de?diam?tre?

??3

Figure V??4 :??mages?de?microscopie??lectronique???balayage?d"une?pastille?form?e?de?microbilles?de?diam?tre?

??3 2

Figure V??5:??xemple?de?milieux?poreux?organis?s?en?multicouches,?de?perm?abilit?s?diff?rentes?:??a??sols,??b??

feuille?de le?s?chage?capillaire ??3 3

Figure V??6 :? Variations?des? hauteurs? et? diam?tres? normalis?s,? volumes,? ainsi? que? de? la? profondeur? de?

de??7?nm?et???90nm?de?diam?tre ??3 5

Figure V??7 :? Variations? des? hauteurs? et? diam?tres? normalis?s,? volumes,? ainsi? que? de? la? profondeur? de?

2390?476?et?2390?476??3

6

Figure V??8 :?Simulation?num?rique?des?profils?de?gouttes?et?des?volumes?imbib?s?en?fonction?du?temps?pour?

sup?/ inf??quotesdbs_dbs10.pdfusesText_16

[PDF] méthode par combinaison linéaire

[PDF] vivaldi 4 saisons été

[PDF] techniques de questionnement et de reformulation

[PDF] résoudre par combinaison

[PDF] résoudre un système d'équation par combinaison

[PDF] equation par substitution et combinaison

[PDF] méthode de substitution microéconomie

[PDF] système par addition

[PDF] equation a 2 inconnues substitution

[PDF] telecharger methode rose piano gratuit pdf

[PDF] comment faire un diaporama sur open office

[PDF] telecharger powerpoint

[PDF] méthode de cramer pdf

[PDF] comment faire un bilan comptable pdf

[PDF] faire un bilan comptable exemple