Etude du piégegage de la ligne de contact lors de l'évaporation de gouttelettes

• Main Author: Kabeya Mukeba, Léonard
• Other Authors: LION, Y.
• Format: Others
• Published: Universite de Liege 2007
• Subjects: physique; microfluidique; tension superficielle; surfaces texturees
• Online Access: http://bictel.ulg.ac.be/ETD-db/collection/available/ULgetd-05162007-073939/

Ce travail présente une étude du piégeage dune "goutte-sessile" en évaporation. Deux cas sont considérés : une goutte sur une surface hydrophile et sur une surfaces hydrophobe. Dans ces deux cas, lancrage de la ligne ( piégeage ) se fait entre langle de contact davancée et celui de reculée. La constance du rayon de la gouttelette est observée. Cette phase met en évidence trois régimes dévaporation : étalement, piégeage de la ligne triple et amorçage de la rétraction. Les paramètres suivants ont été étudiés par une technique dimagerie avec une résolution de 10?m/pixel : le volume, le rayon et langle de contact, leurs évolutions temporelles et les comportements du profil géométrique des gouttelettes. Deux diagrammes caractéristiques sont présentés : (i) langle de contact en fonction du volume et (ii) langle de contact en fonction du rayon. Ce dernier graphique met en évidence le piégeage de la ligne. Les grandeurs fondamentales de la dynamique dévaporation, qui caractérisent la richesse dune goutte sur substrat solide à surface horizontale, ont été quantifiées : 0,4 à 1,33?m/s pour la vitesse de rétraction de la ligne de contact, 640 à 937 ?rad/s pour le taux de décroissance de langle de contact sur substrats hydrophiles, 1 à 2,5 nl/s pour le taux dévaporation, et 0,71 à 1,09 nrad/s2 pour le taux de décélération pour les gouttes évaporées sur les substrats hydrophobes. Le comportement de langle de contact en fonction du temps est linéaire aux temps courts dans le cas des surfaces hydrophiles et aux temps larges pour les hydrophobes. La longueur de la constance du rayon est équivalente à la signature dhystérésis. Les substrats solides homogènes utilisés sont : (i) surface fakir et téflon pour les hydrophobes et (ii) porcelaine et nylon pour les hydrophiles en raison de la signature dhystérésis. Lénergie de piégeage est évaluée à ? 25?J/m pour les hydrophobes et à ? 30?J/m pour les hydrophiles. Le comportement de la goutte en évaporation dépend de manière dont on la pose "gonflée - posée". Le comportement de la ligne triple est observé. Un tel comportement nest pas trivial. Des modèles numériques sont mis au point afin dillustrer ce processus physique dapparence simple et de comprendre le piégeage. Ces modèles reproduisent de manière très réaliste la dynamique de lévaporation dune goutte allant des conditions initiales jusquau séchage complet. La cohérence entre ces modèles numériques et nos résultats expérimentaux avec effet mémoire dans les conditions naturelles valide un critère justifié jusquici par un formalisme analytique.