Mouillage de substrats mous
Avec Mehdi Banaha, Tadashi Kajiya, François Lequeux, Laurent Limat, Tetsu Narita, Laurent Royon, …
Les hydrogels, sorte d’éponges de polymères gonflées à l’eau, sont couramment utilisés en industrie cosmétique ou agro-alimentaire à cause de leurs propriétés étonnantes et modulables (très mou ou dur, friable ou élastique, sensible à l’environnement thermique ou chimique, …). Nous cherchons à mieux comprendre les propriétés de surface de ces gels, en particulier leur mouillabilité par un liquide. En effet, nous ne comprenons pas à l’heure actuelle la forte dépendance du mouillage statique et dynamique de l’élasticité du matériau et de la diffusion du solvant à l’intérieur. Nous étudions les mécanismes physiques sous-jacents par des expériences contrôlées de mouillage et de démouillage.
Cette vidéo montre l’évolution d’une goutte d’eau déposée sur un hydrogel (0.7% Agarose). La déformation optique d’une grille placée derrière le gel permet de mesurer la déformation de la goutte et le gonflement du gel. La goutte ne s’étale pas, et garde une aire de contact constante pendant 90s environ. Elle commence alors à se rétracter (toujours en mouillage partiel, avec un angle de contact avoisinant les 4 degrés), et disparaît entièrement au bout de 135 secondes (Banaha et al 2009). Cette disparition résulte de la diffusion de l’eau dans le gel, qui gonfle. Il n’est pas clair ce qui détermine la durée de ce processus, et des angles de contact finis en avancée et au recul.
Sur un gel visco-élastique, l’évolution d’une goutte dépend de la vitesse à laquelle elle est gonflée. À très basse ou très haute vitesse, la goutte s’étale continûment, alors qu’elle ne s’étale que par à -coups à une vitesse intermédiaire (comme dans la video ci-dessus). Nous avons comparé le taux typique de déformation du substrat pendant le gonflement de la goutte aux propriétés rheologiques du gel, et montré que le régime d’étalement saccadé correspond à la transition du comportement visqueux au comportement élastique dans la déformation du substrat (Kajiya et al 2013).
La Thèse de doctorat de Mehdi Banaha (2009) décrit plus en détail quelques-unes de nos expériences.
Last modified: 31 Jan 2016