L'objectif de cette thèse est l'étude de la déformation de gouttes et de films minces sous l'effet du champ électrique, dans le cadre de l'électromouillage.<br />La première partie de cette thèse concerne l'étude des effets de bord électrostatiques au voisinage de la ligne triple. Nous avons pu mettre en évidence une variation de courbure lors d'expériences d'électromouillage par mesure directe de courbure à partir du profil de l'interface liquide/air, due à un effet de pointe dans le coin de liquide.<br />La déformation macroscopique de gouttes est l'objet de la seconde partie de cette thèse. Nous nous sommes intéressés à une géométrie inédite d'électrodes, formant un condensateur bicouche. Nous avons ainsi créé un susbtrat présentant un contraste de mouillage positif, négatif et nul entre deux zones en fonction du choix du rapport des tensions. Nous avons également étudié le champ électrique qui règne dans ce système, ce qui a permis de mettre en évidence des effets de pointe et une taille caractéristique de la distance de variation de contraste entre les deux zones.<br />Enfin, dans la dernière partie nous nous sommes intéressés au comportement d'un film d'huile soumis à une pression électrostatique. Nous avons réalisé des expériences préliminaires dans un système eau/huile/isolant en vue de mesurer la variation d'épaisseur d'un film d'huile sous champ électrique, par ellipsométrie. Ces expériences ont permis de mettre en évidence l'importance de la détermination de l'état de mouillage réel de l'huile sur le diélectrique au cours des expériences.

L'objectif de cette thèse est de développer un procédé peu coûteux d'élaboration en continu, sous air et à pression atmosphérique, de fils composites à fibres longues de carbone (50% en volume) incorporées dans une matrice daluminium. Cela passe nécessairement par la maîtrise de deux problèmes inhérents au couple C/Al : le non mouillage des fibres par laluminium liquide en dessous de 900°C et la formation de carbures fragiles à l'interface carbone/aluminium liquide. L'activation chimique du mouillage est assurée par un sel fluoré à base de potassium et de zirconium. Il s'agit de dissoudre la couche d'alumine et d'engendrer localement une réaction exothermique suffisante à l'interface C/Al pour promouvoir le mouillage.<br />La mèche de fibre (Torayca T700S-12K) étant commercialisée avec 1% en masse densimage, une première étape a consisté en l'élimination de cette couche d'époxy par dégradation thermique sous air. D'une part, il a été construit un diagramme pour le choix des paramètres de désensimage (température du four, vitesse de défilement) minimisant la perte des propriétés mécaniques des fibres. D'autre part, la cinétique du phénomène de désensimage a été établie afin de prévoir le désensimage " dynamique " sur le pilote en connaissant le profil thermique de la mèche pour les conditions opératoires données.<br />La mèche est ensuite trempée dans une solution aqueuse saturée d'un sel fluoré à 95°C puis séchée sous air, dans la seconde étape, dite de traitement au flux pour laquelle les paramètres opératoires sont la vitesse de défilement et la composition du flux. Il s'est agi ici d'étudier, plus particulièrement, le vieillissement de la solution aqueuse et la qualité du dépôt de cristaux sur la mèche (morphologie, répartition et quantité). D'une manière générale, le coeur de la mèche est beaucoup moins bien traité que sa surface. Laction de plusieurs composés fluorés sur le mouillage des fibres par l'aluminium a été regardé. Un schéma réactionnel s'appuyant essentiellement sur une étude ATD a mis en évidence le rôle favorable de l'oxydation par l'air de l'aluminium natif pour l'imprégnation du coeur du composite. Comparée à la toute première réaction flux/alumine, cest principalement la réaction flux/aluminium liquide qui engendre lélévation suffisante de température permettant dinitier l'infiltration.<br />Enfin, la mèche passe par un bain d'aluminium liquide (99,7% en masse) à 710°C sous air : c'est l'étape d'infiltration dont les paramètres sont la température du bain et la vitesse de défilement. Dans cette dernière étape, le but était de définir la microstructure et les propriétés du fil composite élaboré selon les conditions optimales. Des observations fines au MET indiquent la présence de précipités Al3Zr et Al4C3 à linterface fibre/matrice. Cette adhésion chimique contribue à limiter la tenue mécanique du fil tout comme la distribution inhomogène des fibres, la présence de porosités naturelles et de cryolithe solidifiée. Le meilleur fil composite a été obtenu pour une vitesse lente (1m/min) et une température moyenne du bain (710°C)°. Sa résistance à la traction ne dépasse pas 520Mpa pour une fraction volumique de fibres de 40%, ce qui suggère de minimiser les dégradations diverses subies par le renfort dans les trois étapes et les défauts liés à l'infiltration réactive.

Ce présent travail de thèse porte sur l'étude de gouttelettes liquides mouillantes posées sur un substrat solide lorsqu'un autre phénomène se couple à l'étalement spontané. <br /><br />La première partie, qui constitue l'essentiel du manuscrit, traite du couplage entre étalement et évaporation lorsque le liquide considéré est volatil. Des expériences, datant de plus de dix ans, ont été réalisées par R.D. Deegan avec de l'eau pure s'évaporant sur du mica fraîchement clivé. La dynamique de rétraction apparaissait alors sensiblement différente d'une théorie simple basée sur la physique des aérosols. Sachant que l'eau est un liquide très complexe et que le mica est une surface ionisée, nous avons choisi de reprendre cette étude en utilisant des liquides plus conventionnels (type alcanes volatils) et des substrats dont on sait qu'ils n'ont aucune interaction spécifique avec les liquides utilisés (pastilles de silicium). Ceci afin de vérifier si cette différence était due au système particulier eau/mica ou était caractéristique de l'évaporation d'un liquide en présence d'une surface totalement mouillante. Nos résultats montrent que la dynamique de rétraction du système alcane/silicium est en parfait accord avec la théorie précédemment citée. Nous avons complété cette étude en réalisant des expériences d'évaporation d'eau sur ces mêmes pastilles de silicium (traitées pour être hydrophiles). On observe alors un comportement proche du système eau/mica, ce qui montre que le choix du substrat n'est pas à l'origine du problème. En parallèle à cette étude expérimentale, nous avons également mené une étude plus théorique en considérant des effets tels que la pression de disjonction à l'échelle mésoscopique. Ceci nous a permis d'élargir le modèle théorique existant afin de rendre compte qualitativement du comportement spécifique de l'eau sur un substrat hydrophile.<br /><br />La seconde partie traite du couplage entre étalement et élasticité nématique dans le cas de gouttes de cristaux liquides. Cette élasticité nématique est due à la présence d'un ancrage antagoniste aux interfaces du cristal liquide. Sur des substrats hydrophiles, le taux d'humidité de l'atmosphère apparaît comme un paramètre pertinent puisqu'il pilote les différentes instabilités apparaissant à la ligne de contact. Les lois d'étalement macroscopiques apparaissent également très anormales par comparaison avec les liquides usuels. Sur substrat hydrophobe, les instabilités ne se développent plus à la ligne de contact. Cependant, les lois d'étalement restent anormales. Cette étude fournit les bases nécessaires pour entreprendre une analyse théorique précise.

L'interaction entre des lignes de contact et un écoulement hydrodynamique intervient dans de nombreuses situations industrielles ou fondamentales. Nous etudions la dynamique de gouttes ruisselantes, tout d'abord le long de leur axe de symétrie (Partie I) puis a trois dimensions (Partie II) en mesurant la distribution d'angle de contact autour de cette goutte par réfraction d'une nappe laser et le champ de vitesse a la surface. Nous montrons que la situation est localement à deux dimensions, dans la direction perpendiculaire à la ligne de contact. L'angle de contact ne dépend que de la vitesse de la ligne de contact mesurée perpendiculairement a elle-même, vitesse qui coïncide avec la vitesse locale du liquide, dont la composante tangentielle s'annule a la ligne de contact. Dans le cas de lignes singulières (en coin), ou deux normales coexistent en un point, nous montrons que le champ de vitesse est autosimilaire a l'approche de ce point. Nous abordons également (Partie III) la question des lignes de contact statiques dans un ecoulement à travers l' etude de la stabilité et de la forme de zones sèches dans un film liquide en écoulement. Nous montrons en particulier l'influence du mouillage sur ces objets et nous mesurons l'angle de contact tout autour de ces zones sèches. Nous montrons que la distribution d'angle de contact est, suivant l'histoire de la zone sèche, uniforme et bloquée a l'angle d'avancée (ce qui permet de construire des modèles simples) ou au contraire relativement désordonnée. Enfin nous mettons en évidence un phénomène encore non reconnu de stick-slip de la ligne de contact lorsqu'une goutte de suspension colloïdale en cours de séchage avance (interaction entre dépôt et hydrodynamique).

L'interaction entre des lignes de contact et un ecoulement hydrodynamique intervient dans de nombreuses situations industrielles ou fondamentales. Nous etudions la dynamique de gouttes ruisselantes, tout d'abord le long de leur axe de sym etrie (Partie I) puis a trois dimensions (Partie II) en mesurant la distribution d'angle de contact autour de cette goutte par r efraction d'une nappe laser et le champ de vitesse a la surface. Nous montrons que la situation est localement a deux dimensions, dans la direction perpendiculaire a la ligne de contact. L'angle de contact ne d epend que de la vitesse de la ligne de contact mesur ee perpendiculairement a elle-m^eme, vitesse qui co ncide avec la vitesse locale du liquide, dont la composante tangentielle s'annule a la ligne de contact. Dans le cas de lignes singuli eres (en coin), ou deux normales coexistent en un point, nous montrons que le champ de vitesse est autosimilaire a l'approche de ce point, Nous abordons egalement (Partie III) la question des lignes de contact statiques dans un ecoulement a travers l' etude de la stabilit e et de la forme de zones s eches dans un lm liquide en ecoulement. Nous montrons en particulier l'in uence du mouillage sur ces objets et nous mesurons l'angle de contact tout autour de ces zones s eches. Nous montrons que la distribution d'angle de contact est, suivant l'histoire de la zone s eche, uniforme et bloqu ee a l'angle d'avanc ee (ce qui permet de construire des mod eles simples) ou au contraire relativement d esordonn ee, En n nous mettons en evidence un ph enom ene encore non reconnu de stick-slip de la ligne de contact lorsqu'une goutte de suspension collo dale en cours de s echage avance (interaction entre d ep^ot et hydrodynamique).

Dans ce travail nous avons réalisé une étude expérimentale du mouillage réactif dans l'objectif de comprendre la relation existant entre l'étalement du liquide et la formation d'une nouvelle phase à l'interface liquide/solide. Les systèmes modèles choisis pour cette l'étude sont composés d'un substrat de carbone (carbone vitreux ou graphite monocristallin) et d'un alliage liquide constitué d'une matrice non-réactive (essentiellement Cu mais aussi Ni, Ge et Sn) et d'un soluté réactif formant un carbure mouillable (Si, Cr, B et Ti). Ce choix nous a permis d'obtenir les deux types d'étalement réactif, à contrôle chimique et à contrôle diffusionnel. Le suivi des cinétiques d'étalement a nécessité la mise en œuvre de méthodes spécifiques (goutte "déposée" et goutte "transférée") permettant de découpler le processus de formation d'une goutte et celui de son étalement sur un substrat. Le contrôle de l'état de surface des substrats et la caractérisation des interfaces ont été réalisés par différentes techniques: profilométrie optique haute résolution, microscopie optique, microscopie électronique à balayage, micronanalyse X et spectroscopie d'électons Auger. Pour les cinétiques d'étalement à contrôle chimique nous montrons que dans le cas général, le mouillage a lieu en une seule étape à vitesse d'étalement décroissante et que cette vitesse n'est fonction que de l'angle de contact instantanné. Nous définissons cet angle comme un angle d'équilibre reflétant continuellement le taux de recouvrement de l'interface par le produit de réaction à la ligne triple. Enfin, nous montrons que cinétique réactionnelle et cinétique d'étalement sont contrôlées par la dissolution du substrat. Pour les cinétiques à contrôle diffusionnel nous réalisons une modélisation numérique permettant de prendre en compte dans la description du mouillage la diffusion et la réaction interfaciale ayant lieu en arrière de la ligne triple, ou encore le phénomène d'évaporation/condensation pouvant intervenir en avant de la ligne triple.

L' écoulement d'un fluide sur une surface inclinée en conditions de mouillage partiel existe dans de nombreuses situations de la vie courante et dans des applications industrielles variées. A faible débit, des zones sèches stationnaires peuvent exister au sein d'un film en ruissellement, qui compromettent le fonctionnement de certains échangeurs de chaleur. Nous avons entrepris une etude expérimentale systématique de l' écoulement d'un film d'huile silicone sur un plan incliné convenablement traité pour obtenir un angle de contact statique fini. Nous montrons que des zones sèches stationnaires de forme bien définie et reproductible existent dans une certaine gamme de débit, et qu'elles sont supprimées au dessus d'un débit critique. Nous proposons une modélisation de ces phénomènes basés sur de subtils équilibres entre les effets de la gravité, de la viscosité et de la capillarité rendant compte des observations dans une large gamme de paramètres. Au premier ordre l' équilibre du bourrelet liquide délimitant une zone sèche résulte d'une compensation de son poids par les effets capillaires, et pour les forts angles de contact et des inclinaisons faibles du plan de l'écoulement, des effets secondaires liés à la courbure de la ligne de contact et à la pression hydrostatique dans le film jouent un rôle non négligeable et déterminent la stabilité du système. Nous avons également abordé le ruissellement de gouttes sur un plan incliné, pour lequel nous mettons en évidence l'existence de régimes d'écoulement variés. Suivant leur vitesse, les gouttes peuvent être ovales, pointues ou perlantes. Une interpr etation de l'existence du régime de gouttes pointues basée sur un modèle d'angle de contact dynamique est proposée. Enfin, nous présentons quelques résultats qualitatifs sur l'écoulement d'eau dans un faisceau de tubes tel qu'on en rencontre dans certains échangeurs de chaleur.

Nous avons étudié la rugosité et la dynamique de la ligne de contact d'un liquide visqueux sur un substrat désordonné. Sur des substrats présentant un désordre contrôlé avec une échelle caractéristique de 10 µm, nous avons trouvé que la rugosité de la ligne de contact ne dépend ni de la vitesse de la ligne, ni de la viscosité du liquide. L'exposant de rugosité zeta mesuré vaut 0,52±0,04, en désaccord avec les prédictions théoriques (zeta = 0,39). Nous avons donc testé les hypothèses du modèle. Une étude précise du mouvement de la ligne confirme l'hypothèse d'un mouvement quasi statique. En revanche, la dissipation n'est pas de type visqueux. Une simulation réaliste du problème montre que la non-linéarité en vitesse de la dissipation n'expliquent pas la valeur mesurée de zeta. Expérience et simulation montrent que la dynamique au voisinage du seuil de dépiégeage est contrôlée essentiellement par la dissipation à l'échelle microscopique, qui n'est pas universelle.

A une époque où la miniaturisation est l'un des principaux défis de la science, la physique du mouillage aux petites échelles est loin d'être complètement comprise. Le rôle structurant des interfaces, les hétérogénéités du substrat ou l'occurrence d'effets dits de "ligne" commencent à se faire sentir. Le but de la présente thèse, expérimentale, est d'apporter de nouveaux indices permettant le développement des analyses théoriques. Deux systèmes à petite échelle et complexes ont été étudiés : les films minces de cristaux liquides sur substrat liquide et les précurseurs de liquides ioniques sur substrats solides. La description des propriétés de mouillage des cristaux liquides nématiques nécessite deux ingrédients s'ajoutant à ceux des liquides usuels : l'élasticité, qui est source d'interactions à longue portée et l'ancrage qui décrit le rôle spécifique joué par les conditions aux limites. Sur un substrat liquide, les films minces nématiques avec des conditions d'ancrage antagonistes montrent des structures complexes ainsi qu'une coexistence d'épaisseurs. Différents systèmes ont été étudiés au microscope optique dans la gamme de température nématique et aux alentours de la transition nématique / isotrope. Les résultats ont été comparés aux modèles disponibles qui sont basés sur une théorie continue de l'élasticité nématique. Les liquides ioniques sont des sels surfondus à température ambiante. Ils sont devenus omniprésents dans l'industrie, ce qui explique que la compréhension de leur mouillage soit un sujet brûlant. De faibles quantités de liquides ioniques ont été déposées sur différents substrats, lisses ou rugueux. Le paysage que l'on obtient, gouttelettes et films minces, a été imagé par AFM (Atomic Force Microscopy). Les résultats ont été comparés aux modèles disponibles pour les films minces et les gouttes nanoscopiques.

Le mouillage dʼun gel présente un intérêt fondamental pour la physique, lʼindustrie mais aussi en biologie: lors, par exemple, de la migration en masse de bactéries Bacilus Subtilis sur des milieux de culture gélosés où celle-ci synthétise un puissant tensioactif appelée surfactine. Un dispositif de reconstruction optique a été mis au point afin de suivre l'évolution de la surface libre d'une goutte posée à la surface d'un gel d'agar. Une goutte contenant de la surfactine s'étale spontanément. Lorsqu'elle entame sa rétraction, un front de surfactant apparaît tout autour de ses bords et se propage selon une dynamique de croissance radiale en loi de puissance du temps. Nous obtenons des exposants d'étalement remarqueblement faibles. Des scénarios expliquant cette dynamique lente sont proposés. Cette dynamique présente une dépendance vis à vis de la concentration du gel en polymères mais aussi vis à vis de la physico-chimie du milieu employé, montrant ainsi le caractère non-universel de cet exposant pour des gels aux propriétés mécaniques identiques. Nous discutons des similitudes entre nos observations et le swarming de B.Subtilis, pour lequel la dynamique du front et la croissance dendritique semblent fortement corrélées. Etonnamment, nous observons une situation de mouillage partiel dans le cas d'une goutte d'eau déposée à la surface d'un gel qui est pourtant constitué jusqu'à 99,5% du même liquide. Nous mesurons une hystérésis de mouillage importante partiellement lié au caractère déformable.du substrat Les modèles existants échouent à décrire nos mesures, nous proposons un modèle tenant compte de la tension de surface du gel qui prédit mieux nos observations.