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Identification d’un comportement terminal élastique dans les fondus de polymères, de polymères cristaux liquides et analyse de la transition de phase induite par cisaillement

Hakima Mendil — Laboratoire Léon Brillouin, CEA, Saclay

12 octobre 2006

Lorsque le cisaillement entre en compétition avec la dynamique du fluide, celui-ci subit des déformations microstructurales qui modifient son écoulement ; c’est le domaine des déformations non-linéaires. La biréfringence induite par cisaillement dans la phase isotrope des polymères cristaux liquides en peigne, est un exemple spectaculaire de phénomène non-linéaire, qui, associé à de longs temps de relaxation, défie la description conventionnelle de la dynamique des cristaux liquides mais aussi des polymères (Rouse, reptation). En contrôlant les propriétés interfaciales (mouillage) et les conditions de non-glissement, nous montrons que la réponse rhéologique est fondamentalement différente du comportement d’écoulement habituellement décrit : le fondu présente une élasticité prédominante. Cette élasticité, observée loin de toutes transitions, n’est ni due aux propriétés mésomorphes, ni à une dynamique prétransitionnelle. L’analyse des propriétés dynamiques de polymères ordinaires, amorphes, enchevêtrés et non enchevêtrés confirme que cette élasticité est une propriété générique. A faible épaisseur et à faible amplitude de déformation (régime linéaire), la mesure est affranchie de paramètres non conservatifs. Nous montrons que l’élasticité intrinsèque augmente avec la masse moléculaire, puis sature à une valeur qui coïncide avec la hauteur du plateau caoutchoutique, au delà d’une masse moléculaire critique qui coïncide avec la définition du régime enchevêtré. Les forces intermoléculaires de cette élasticité sont du même ordre de grandeur que l’élasticité provenant des enchevêtrements. Nous montrons que la force de la réponse élastique dépend fortement de la nature de ces interactions intermoléculaires.

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