thesis

Etude du contact adhésif sur AFM : corrélation nano/macro

Defense date:

Jan. 1, 2005

Edit

Institution:

Mulhouse

Disciplines:

Chemistry

Authors:

Directors:

Abstract EN:

The aim of this work is to establish a correlation between the thermodynamic properties measured at the nano scale and those measured at the macro scale. The use of the atomic force microscopy (AFM) allow us to deduce quantitative values at the nano scale, contrary to the classical JKR and wettability tests that allow us to do measurements at the macro scale. First, we elaborate and characterize two models substrates in terms of surface chemistry and mechanics. Then, we describe the AFM and the different experimental conditions used to perform quantitative AFM force-distance analysis. The third part describes the chemical modification of the tip and the determination of surface adhesive properties (G, W0,  and ) during the separation of a tip-sample adhesive contact. The study of the influence of the mechanical properties of the system, the temperature and the speed allowed us to propose a quantitative relation between the adhesion energy (G) as a function of both the surface chemistry (W0) and the mechanic of the system (Mc, v and T). Finally, the correlation between nano and macro scales is observed.

Abstract FR:

Ce travail consiste à corréler les propriétés thermodynamiques mesurées à l'échelle nanoscopique et à l'échelle macroscopique. L'utilisation de la microscopie à force atomique (AFM) nous a permis de déduire des valeurs quantitatives à l'échelle nano, contrairement au test JKR et la mouillabilité qui permettent d'effectuer des mesures à l'échelle macro. Premièrement nous élaborons et caractérisons deux substrats modèles de propriétés chimiques et mécaniques contrôlées. Dans une seconde partie, le principe de l'AFM et les différentes conditions expérimentales utilisées pour effectuer des analyses véritablement quantitatives sont exposés. La troisième partie est consacrée à la modification chimique de la pointe AFM et à la détermination des propriétés adhésives de surface (G, W0,  et ) lors de la séparation d'un contact adhésif pointe-substrat. L'étude de l'influence de la mécanique de système, de la température et de la vitesse de séparation du contact nous a permis de proposer une relation quantitative reliant l'énergie d'adhésion (G) à la chimie de surface (W0) et à la mécanique de système (Mc, v et T) à l'échelle locale. Enfin, une corrélation nano-macro est observée.