Lignes de contact en présence d’évaporation, et séchage de colloïdes
Avec Guillaume Berteloot, Anna Hoang, Pirouz Kavehpour, François Lequeux, Laurent Limat, Chi-Tuong Pham, Emmanuelle Rio, …
Près d’une ligne de contact et en présence d’évaporation, une suspension colloïdale formera presque instantanément un dépôt solide. Or une ligne de contact en mouvement est facilement piégée sur des défauts topologiques comme un tel dépôt colloïdal. Pour une goutte de café en train de sécher, cela implique en général que le bord de la goutte ne bougera pas jusqu’à ce que tout le liquide se soit évaporé (conduisant à un dépôt en forme d’anneau). Nous avons observé que même une ligne de contact avançant sur un substrat (le mouillant) peut se piéger ainsi elle-même par la la croissance d’un dépôt, tellement cette croissance peut être rapide. L’image ci-dessus montre une goutte de colloïdes poussée sur un substrat (le substrat bouge ici vers la droite, et un patin sur la droite empêche la goutte de l’accompagner). À des vitesses suffisamment lentes, un dépot croît au bord de la goutte assez rapidement pour immobiliser ce bord. La goutte s’arc-boute sur ce dépôt (qui continue à croître), jusqu’à ce que la ligne de contact se dépiège et que la goutte s’étale (entre les images 3 et 4, puis entre 7 et 8) (Rio et al 2006).
La forte concentration du soluté par évaporation du solvant au niveau de la ligne de contact, et la formation d’un dépôt qui en résulte, a une conséquence de taille pour l’épaisseur d’un enduisage par retrait d’un bain (dip-coating): l’existence d’une épaisseur minimale. Comme on le voit sur le graphe ci-dessus, de nos mesures de la masse du dépôt à différentes vitesses de retrait, ce minimum marque le croisement entre deux régimes d’enduisage. À grande vitesse, un film de suspension est entraîné par la plaque lorsqu’elle est retirée du bain de colloïdes (régime de Landau-Levich). L’épaisseur du film entraîné, et donc la quantité de soluté formant le dépôt après séchage, croît avec la vitesse dans ce régime. Aux faibles vitesses de retrait, le dépôt se forme déjà à la limite du bain. Dans ce régime, l’évaporation forte au niveau de la ligne de séparation entre bain et dépôt sec entraîne d’autant plus de soluté dans le dépôt, que la vitesse de retrait est basse. La variation de l’épaisseur de l’enduit avec la vitesse de retrait est donc inversée par rapport au grandes vitesses Berteloot et al 2013.
Les thèses de doctorat de Guillaume Berteloot (2009) et d’Emmanuelle Rio (2005) décrivent davantage ces expériences de séchage couplé au mouillage.
Last modified: 31 Jan 2016