Nanorheology: boundary flow and friction at the liquid-solid interface.
Nanorhéologie : écoulement limite et friction à l'interface liquide-solide.
Résumé
This work adresses the interplay between surface properties and the interfacial flow
of simple liquids in the vicinity of solid surfaces. We have performed nanorheology
experiments on various systems using a dynamic Surface Force Apparatus.
Firstly, we have shown that the intrinsic boundary condition on smooth surfaces
depends on the wetting properties of the solid surfaces, but not on the liquid viscosity.
We have also studied the boundary flow and interfacial friction of water on supported
phospholipid layers, which are surfaces of biological interest.
Secondly, we have investigated the drainage flow of water-glycerol mixtures on superhydrophobic
surfaces. We have been able to detect and measure the elastic properties
of such surfaces due to the entrapped bubbles. Finally, we have shown that, contrary to
conventional notions, the presence of gas pockets on a liquid-solid interface can significantly
increase the interfacial friction.
of simple liquids in the vicinity of solid surfaces. We have performed nanorheology
experiments on various systems using a dynamic Surface Force Apparatus.
Firstly, we have shown that the intrinsic boundary condition on smooth surfaces
depends on the wetting properties of the solid surfaces, but not on the liquid viscosity.
We have also studied the boundary flow and interfacial friction of water on supported
phospholipid layers, which are surfaces of biological interest.
Secondly, we have investigated the drainage flow of water-glycerol mixtures on superhydrophobic
surfaces. We have been able to detect and measure the elastic properties
of such surfaces due to the entrapped bubbles. Finally, we have shown that, contrary to
conventional notions, the presence of gas pockets on a liquid-solid interface can significantly
increase the interfacial friction.
Ce travail étudie l'influence des propriétés de surface sur l'écoulement limite de liquides
simples aux parois solides, à l'aide d'expériences de nanorhéologie réalisées avec
une machine à forces de surfaces dynamique. Nous mettons d'abord en évidence l'influence
du mouillage sur la condition limite hydrodynamique intrinsèque s'appliquant sur
des surfaces lisses à l'échelle nanométrique. Nous montrons en revanche que le glissement
interfacial ne dépend pas de la viscosité du liquide. Nous étudions ensuite l'écoulement
limite et la friction sur des interfaces complexes d'intérêt biologique solide/bicouche de
phospholipides/eau. Enfin nous étudions l'écoulement de mélanges eau-glycérol sur des
surfaces texturées et superhydrophobes. Nous mesurons à distance les propriétés élastiques
de ces surfaces dues aux poches de gaz piégées. Nous montrons que contrairement
à une idée répandue, ces poches de gaz ne sont pas toujours lubrifiantes et peuvent
augmenter significativement la friction interfaciale.
simples aux parois solides, à l'aide d'expériences de nanorhéologie réalisées avec
une machine à forces de surfaces dynamique. Nous mettons d'abord en évidence l'influence
du mouillage sur la condition limite hydrodynamique intrinsèque s'appliquant sur
des surfaces lisses à l'échelle nanométrique. Nous montrons en revanche que le glissement
interfacial ne dépend pas de la viscosité du liquide. Nous étudions ensuite l'écoulement
limite et la friction sur des interfaces complexes d'intérêt biologique solide/bicouche de
phospholipides/eau. Enfin nous étudions l'écoulement de mélanges eau-glycérol sur des
surfaces texturées et superhydrophobes. Nous mesurons à distance les propriétés élastiques
de ces surfaces dues aux poches de gaz piégées. Nous montrons que contrairement
à une idée répandue, ces poches de gaz ne sont pas toujours lubrifiantes et peuvent
augmenter significativement la friction interfaciale.
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