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Feuilles élastiques

Visualiser les contraintes de séchage d'une goutte de suspension colloïdale grâce à une surface déformable

Lorsque vous peignez une surface, le séchage de la peinture peut induire un décollement ou des fractures. Ces forces proviennent de la contraction de l'enduit lors de l'évaporation du solvent. En utilisant des surfaces déformables, il est possible de visualiser le dévelopement de ces contraintes. Ici, nous utilisons de fines membranes flottant sur un bain liquide. Une goutte contenant des nanoparticules de silice est déposée au centre. Au cours du séchage, la membrane forme des plis dont la longueur nous renseigne sur les forces en jeu dans la goutte.

Les suspensions sont généralement polydisperses et nous avons étudié l'effet de cette polydispersité sur les contraintes de séchage. De manière intéressante, ces contraintes sont dominées par la présence des plus grosses particules de la distribution. Ainsi, ajouter à une suspension de grosses particules, même en faible nombre, permet de diminuer les contraintes de séchage et donc de limiter les phénomènes tels que la délamination.

Goutte de colloïdes séchées sur une feuille élastique

Décoller une feuille élastique à l'aide de nanoparticules

Lorsqu'on dépose une goutte d'eau sur une feuille flexible, celle-ci peut se plier sous l'effet de la tension de surface du liquide comme l'a montré Charlotte Py dans l'équipe de Benoît Roman et José Bico. Ceci conduit à la formation d'origami capillaires. Cependant, si les forces d'adhésion entre la surface et la feuille sont trop importantes, ces forces capillaires peuvent ne plus suffire. Il faut alors trouver un autre moyen pour décoller la feuille. la technique proposée mets en jeu une suspension colloïdale de nanoparticules. Lorsqu'on laisse couvre la feuille de ce liquide et qu'on laisse sécher, de fortes contraintes se développent, ce qui permet de plier et de décoller la feuille sans intervention extérieure !

 

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Publications sur les feuilles élastiques :

2 results
2016
[2]F. Boulogne, Y. L. Kong, J. K. Nunes, H. A. Stone, "Effect of the polydispersity of a colloidal drop on the drying induced stress as measured by the buckling of a floating sheet", Physical Review Letters, vol. 116, 2016, pp. 238001. [bibtex] [doi] [arxiv]
2014
[1]F. Boulogne, H. A. Stone, "Self-crumpling elastomers: bending induced by the drying stimulus of a nanoparticle suspension", EPL, vol. 108, 2014, pp. 19001. [bibtex] [doi] [arxiv] [hal]