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Dynamique du mouillage et du séchage d’une goutte d’eau sur un film de polymère hydrosoluble

Astrid Tay, laboratoire PPMD, ESPCI

9 December 2009

Nous avons cherché à comprendre ce qui peut se passer lorsqu’une goutte d’eau s’étale puis sèche sur un substrat recouvert d’un polymère hydrosoluble. Nous avons mis en évidence l’existence de trois transferts entre la goutte et son environnement : l’hydratation de la couche de polymère par l’humidité de la phase vapeur, la dissolution du polymère dans la goutte et la diffusion de l’eau dans le film polymère. Nous associons à ces transferts trois régimes de mouillage. A haute vitesse de la ligne triple (U > 10mm/s), la valeur de l’angle de contact dépend de la cinétique d’absorption de l’eau de la phase vapeur lors de l’évaporation de la goutte. Aux vitesses intermédiaires, (1µm/s < U < 10mm/s), la dynamique de la ligne triple est influencée par l’augmentation de la viscosité due la dissolution du polymère dans la goutte. Enfin, aux faibles vitesses, (U < 1µm/s), la diffusion de l’eau dans le film de polymère devant la ligne de contact macroscopique influence l’étalement de la goutte.

Lors du séchage, la ligne de contact peut reculer (vitesse négative) ou être accrochée (vitesse nulle). Nous montrons qualitativement que le déplacement de la ligne triple résulte de la compétition entre l’évaporation qui fait reculer la ligne et la pression osmotique qui piège la ligne de contact. Cet effet de pression osmotique est négligeable dans le cas d’un polymère neutre mais peut devenir dominant dès qu’il y a des charges confinées (cas des polyélectrolytes et des polyzwitterions), ce qui conduit alors à une piégeage de la ligne de contact.