Dewetting of viscoelastic thin films on slipping and deformable substrates
Démouillage des films minces viscoélastique sur substrats glissants et déformables
Résumé
Dewetting of thin polymer films supported on solid substrates is a common phenomenon with a crucial impact on various technological processes. Our understanding of the origin of some unexpected properties of thin polymer films in the nanometre range is still not satisfactory, despite enormous experimental and theoretical efforts over the past decade. Several approaches were employed to investigate and quantify the mechanical relaxation, and calorimetric properties. A better understanding of the glass transition and other properties of polymer surfaces and interfaces is expected from the dynamic studies such as dewetting.
We mainly carried out dewetting experiments under the optical microscope in real time. Such experiments represent an attractive possibility due to of their simplicity, sensitivity, and rapidity. Dewetting allows us to link the molecular and interfacial properties with macroscopically observable parameters such as dewetting velocity and shape of the rim. These studies were completed by AFM images, which gave information on the shape of the rim related to the relaxation of the polymer chains and the dynamic behaviour.
We focused on the understanding of the residual stresses, the influence of molecular weight, dewetting temperature, elasticity of film as well as the dependence on thickness and its relationship with the residual stresses. The influence of the substrate had also its place in our studies. The case of a deformable substrate was treated in detail.
We mainly carried out dewetting experiments under the optical microscope in real time. Such experiments represent an attractive possibility due to of their simplicity, sensitivity, and rapidity. Dewetting allows us to link the molecular and interfacial properties with macroscopically observable parameters such as dewetting velocity and shape of the rim. These studies were completed by AFM images, which gave information on the shape of the rim related to the relaxation of the polymer chains and the dynamic behaviour.
We focused on the understanding of the residual stresses, the influence of molecular weight, dewetting temperature, elasticity of film as well as the dependence on thickness and its relationship with the residual stresses. The influence of the substrate had also its place in our studies. The case of a deformable substrate was treated in detail.
Le démouillage des films minces de polymère supportés par un substrat est un phénomène quotidien avec l'impact crucial sur divers procédés technologiques. Notre compréhension de l'origine de certaines propriétés inattendues des films minces nanométriques de polymère n'est toujours pas satisfaisante, malgré les énormes efforts expérimentaux et théoriques effectués la décennie passée. Plusieurs approches ont été utilisées pour étudier et quantifier la relaxation mécanique, et les propriétés calorimétriques. Une meilleure compréhension de la transition vitreuse et d'autres propriétés des surfaces et des interfaces de polymère pourrait également venir des études dynamiques telles que le démouillage.
Nous avons effectué principalement des expériences de démouillage simples, attractives, rapides et efficaces par microscopie optique en temps réel, permettant de relier les propriétés moléculaires et interfaciales avec des paramètres macroscopiquement observables tels que la vitesse du démouillage et la forme du bourrelet. Ensuite, ces études sont complétées par des imageries en Microscopie à Force Atomique (AFM), qui donnent des informations sur la forme du bourrelet. Celle-ci est reliée à la relaxation des chaînes macromoléculaires et le comportement dynamique du polymère. Nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la notion des contraintes résiduelles, de l'effet de la masse molaire, de la température du démouillage, de l'élasticité du film ainsi que l'influence de l'épaisseur et ses relations avec les contraintes résiduelles. L'influence du substrat a aussi sa place dans nos études. Le cas d'un substrat déformable est traité en détail.
Nous avons effectué principalement des expériences de démouillage simples, attractives, rapides et efficaces par microscopie optique en temps réel, permettant de relier les propriétés moléculaires et interfaciales avec des paramètres macroscopiquement observables tels que la vitesse du démouillage et la forme du bourrelet. Ensuite, ces études sont complétées par des imageries en Microscopie à Force Atomique (AFM), qui donnent des informations sur la forme du bourrelet. Celle-ci est reliée à la relaxation des chaînes macromoléculaires et le comportement dynamique du polymère. Nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la notion des contraintes résiduelles, de l'effet de la masse molaire, de la température du démouillage, de l'élasticité du film ainsi que l'influence de l'épaisseur et ses relations avec les contraintes résiduelles. L'influence du substrat a aussi sa place dans nos études. Le cas d'un substrat déformable est traité en détail.