Les morphologies de surfaces


Au cours du projet, la conception par électrodéposition a permis d'obtenir des morphologies de surfaces particulières. Ces surfaces ont été étudié dans le but d'être caractériser et par la suite, pouvoir en déduire leurs propriétés de mouillage. Comparer les morphologies obtenues permet de voir ce qu'elles peuvent apporter lors du dépôt de la rugosité sur un matériau. Le microscope électronique à balayage permet de visualiser avec précision la morphologie de chacune des surfaces.

La morphologie d'une surface est due à la composition chimique de sa molécule. La base et les substituants influent sur cette morphologie. Durant toutes nos expériences, la même base a été utilisé. Cependant, les substituants changent ce qui provoque ces différentes structurations.

Voici les morphologies utilisées au cours de l'expérience sur l'influence de la chaine carbonée :

Images MEB surface (expérience : petite chaine carbonée)

Images MEB surface (expérience : longue chaine carbonée)

Dans le cas de la petite chaine carbonée, une morphologie globulaire est observée à l'échelle du micromètre. La rugosité semble très faible et hétérogène. Une grande partie de la surface ne possède aucune morphologie propre.A l'inverse, la surface avec la molécule possédant une longue chaine carbonée est recouvert d'une "nappe" de rugosité. Cette morphologie est beaucoup plus homogène que la précédente. Les différences de résultats observées dans les propriétés de mouillage sont en partie dues à ce changement de morphologie.

Voici les morphologies étudiées au cours de l'expérience sur l'influence de la chaine fluorocarbonée :

Images MEB surface (expérience : petite chaine fluorocarbonée)

Images MEB surface (expérience : moyenne chaine fluorocarbonée)

Images MEB surface (expérience : longue chaine fluorocarbonée)

Sur chacune de ces images MEB au zoom x2500 on peut observer une morphologie globulaire, voir une structuration en "choux-fleur" lorsque le polymère s’amasse au milieu de l’image. En revanche, au zoom x25000 les images montrent une double morphologie. On y trouve la morphologie globulaire cité précédemment de l’ordre du micromètre, mais aussi une morphologie de l’ordre du nanomètre qui structure ces globules. Dans son ensemble, la morphologie semble hétérogène. Il y a des disparités dues à la structuration en "choux-fleur" à certains endroits de la surface.

La morphologie globulaire observée correspond aux picots hémisphériques dont le comportement a été étudié dans la partie théorie. On s'attend donc à observer un caractère super-hydrophobe et super-oléophobe pour un tel type de morphologie.

On peut également observer que la longueur de la chaine fluorocarbonée n'influe par sur la morphologie de la surface. La morphologie observée aux images MEB ne montre aucune différences entre les surfaces avec des longueurs de chaines fluorocarbonées différentes. Les résultats démontrant que lorsque cette chaine augmente, le caractère oléophobe augmente également s'expliquent bien par la composition chimique de la molécule. La composition physique, c'est à dire la morphologie et la rugosité, importe peu dans ce résultat.

Voici les morphologies étudiées au cours de l'expérience sur les propriétés de mouillage d'un composé aromatique :

Images MEB surface (expérience : composé aromatique)

La structuration de la morphologie observée est à une échelle inférieure comparée aux morphologies précédentes. La morphologie globulaire est toujours présente, mais à l'échelle d'un dixième de micromètre. Dans le cas du composé aromatique, la morphologie est homogène. Ceci est provoquée par la structuration en "choux-fleur" omniprésente sur toute la surface.

Les différences d'homogénéité entre les surfaces étudiées peuvent être un problème lors de la caractérisation de matériaux. Elles peuvent également l'être lors du choix d'un tel matériau pour son utilisation industrielle. Lors de la caractérisation, rencontrer ou non une structure en "choux-fleur" peut grandement faire varier les résultats obtenus lors des mesures au profilomètre ou au goniomètre. De la même manière, si lorsque l'on rencontre une telle morphologie le mouillage augmente ou diminue alors que ce n'est pas souhaité, la surface est alors inutilisable.

On peut ainsi jouer sur la composition de la molécule avec sa base et ses substituants pour influer sur les propriétés de mouillage, mais également la rugosité et la morphologie de la surface lors de l'électrodéposition pour accentuer ces propriétés.