Bilan de tensions de surface

Mouillage partiel de gouttes d'eau sur une feuille végétale.

Dans le domaine du mouillage, pour déterminer si une quantité d'un liquide ${\displaystyle l}$ posée sur un solide ${\displaystyle s}$ a tendance soit à former une goutte, soit à s'étaler en film, il suffit de considérer le bilan des trois tensions superficielles pertinentes. Ce bilan s'exprime sous la forme du coefficient d'étalement ${\displaystyle S}$, défini par :

${\displaystyle S=\gamma _{sg}-(\gamma _{sl}+\gamma _{lg})}$

Le coefficient d'étalement s'exprime, comme la tension superficielle, en J/m² ou en N/m.

Il s'agit donc du bilan d'énergie lorsqu'on passe du solide sec (avec une seule interface solide-air) au solide recouvert de liquide (avec l'interface solide-liquide et l'interface liquide-air).

Le signe du paramètre d'étalement détermine si le mouillage est total ou partiel : si ${\displaystyle S>0}$ alors le mouillage est total (le liquide s'étale le plus possible entre le solide et l'air) ; si ${\displaystyle S<0}$ alors le mouillage est partiel (le liquide forme une goutte).

Dans le domaine de l'adhésion, l'énergie de Dupré constitue le bilan du gain d'énergie par unité de surface lorsque les surfaces en regard sont mises en contact. Ainsi, lorsqu'un solide ${\displaystyle 1}$ et un matériau adhésif ${\displaystyle 2}$ sont mis en contact, deux interfaces distinctes (celle de chaque matériau avec l'air) est remplacée par une seule interface. Lors de cette opération, l'énergie gagnée par unité de surface s'écrit :

${\displaystyle E_{\rm {Dupre}}=\gamma _{1}+\gamma _{2}-\gamma _{12}}$

où ${\displaystyle \gamma _{1}}$ est la tension superficielle du solide, ${\displaystyle \gamma _{2}}$ celle de l'adhésif, et ${\displaystyle \gamma _{12}}$ celle de la nouvelle interface entre le solide et l'adhésif.

L'énergie de Dupré s'exprime, comme la tension superficielle, en J/m² ou en N/m.

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