Groupe 1 : Mouillabilité - Influence de la nature des interactions

Liste des participants : 

• Tom Abate - Tom.Abate@etu.sorbonne-universite.fr
• Georges Aoun - Georges.Aoun@etu.sorbonne-universite.fr
• Samy Berkani - Samy.Berkani@etu.sorbonne-universite.fr
• Aiden Endo - Aiden.Endo@etu.sorbonne-universite.fr
• Cristiano Ferreira Melo - Cristiano.Ferreira_Melo@etu.sorbonne-universite.fr
• Melane Jingand - Melane.Jingand@etu.sorbonne-universite.fr

I/ Objectif

Cette expérience à pour but de montrer le comportement de l’angle contact de différent liquide sur différente surface. Ces dernières sont le triéthoxy-octylsilane, le carbone et le verre classique non traité

Nous nous sommes divisés en 3 groupes, un groupe pour chaque surface.

II/ Matériel

1. Lames de verre propres 

2. Bougie 

3. Allumette

4. Micropipette (capable de prélever des volumes de 10 µL)

5. Solvants utilisés : eau ultrapure, acétone, n-hexane, alcool benzylique, acétate d’éthyle, huile de colza, éthanol

6. Un élévateur de laboratoire à vis 

7. Objectif macro pour smartphone 

8. Smartphone (utiliser un smartphone à une seule caméra ; sur les modèles à objectifs multiples, l’appareil peut basculer sur une autre caméra non équipée de la lentille) 

9. Trépied pour stabiliser le smartphone lors des prises de vue 

10.                       Logiciel de mesure d’angle de contact : Mesurim2

 

III/ Séance 1 :

Groupe silane et verre :

         1_L’objectif de cette séance était de préparer les lames de verre pour le groupe chargé du traitement au triéthoxy-octylsilane et du verre puis de commencer à réaliser le dépôt de ce liquide sur les lames pour le verre. Cependant, en raison du temps nécessaire aux étapes de séchage et de préparation, seules les lames de verre ont pu être préparées. C’est pourquoi les deux groupes ont finalement réalisé les mêmes manipulations au cours de cette séance.

         2_Durant les dix premières minutes de la séance, nous avons préparé une grille pour le suivi des angles de surface. Nous nous sommes également assurés que chacun connaissait les règles de sécurité, puis nous avons préparé le matériel nécessaire (réglage des micropipettes, choix des béchers et préparation des boîtes de Petri).

         3_ Premièrement, nous avons préparé les lamelles de verre en les nettoyants : deux lamelles ont été plongé une bécher contenant 10 mL d’éthanol (de manière que l’éthanol recouvre l’ensemble de la surface de la lamelle) pendant 10 minutes, puis transférées dans un sonicateur contenant 10 mL d’eau déionisée, également pendant 10 minutes, dans un bain à ultrasons.

         5_ Ensuite, nous avons récupéré les lames à l’aide de pinces et les avons placées dans une boîte de Petri. Elles ont été séchées en étuve à 60–80 °C pendant environ 5 minutes (un peu plus dans notre cas). Puis, une fois les lames séchées, elles ont été placées dans une boîte dans le but de les conserver pour la prochaine séance.

         6_ Enfin, nous avons noté l’état des lamelles avant le traitement : aucune observation majeure n’a été remarquée. Le verre reste transparent et pas de trace de poussière.

 

 

Groupe carbone :

      1/ Objectif

L’objectif est d’obtenir une lame de verre recouverte d’un dépôt homogène de suie, voire d’une surface carbonée incapable d’établir des liaisons hydrogène, afin d’y déposer différents liquides et de comparer leurs angles de contact à ceux mesurés sur d’autres types de surfaces.

         2/ Etape suivie

• 1. Allumer la bougie. 

• 2. Passer une seule face de la lame de verre au-dessus de la flamme jusqu’à obtenir un noircissement homogène par dépôt de suie. 

• 3. Placer la lame ainsi recouverte sur l’élévateur de laboratoire à vis, face non noircie vers le bas.

Répéter ces étapes afin d’obtenir deux lames recouvertes de suie, que l’on nommera lamelle A et lamelle B.

• 4. À l’aide d’une micropipette, déposer 10 µL d’eau ultrapure sur la lamelle A et 10 µL d’alcool benzylique sur la lamelle B.

 

• 5. Fixer l’objectif macro sur le smartphone.    

• 6. Installer le téléphone équipé de l’objectif macro sur un trépied, de façon que la prise de vue soit parfaitement alignée avec le plan de l’angle de la goutte.  

• 7. Prendre les photographies des gouttes déposées.  

Remarques : 

• Les mesures d’angles de contact seront réalisées entre les séances

IV/ Séance 2

Groupe traitement de verre sans silane

I- Objectifs 

L'objectif était de continuer à nettoyer des lamelles afin de permettre le dépôt des gouttes par l'autre groupe. De plus, l'objectif secondaire était de remplir le tableau de données préparé lors de la séance 1 et aussi de s'assurer que les résultats expérimentaux étaient en accord avec les constats théoriques. 

II- Manipulation : 

Identique à celle de la séance 1 : nettoyages des lames de verres 

*Entre les temps d'attentes, nous avons pu réaliser quelques dépôts de gouttes 

Groupe traitement de verre triethoxy octylsilane  

Expérience  : poursuite du traitement du verre avec silane   

I - Objectifs 

L’objectif de cette séance était de traiter le verre avec le silane ( triethoxyoctylsilane) puis disposer les gouttes des solvants sur ces lames => photographier 

II- Préparation avant manipulation : 

On a préparé le matériel afin de de traiter le verre avec le triethoxyoctylsilane ( sous la hotte)  : 

III Traitement du verre 

• On met la hotte en marche

•  Dans une cuve Coplin propre, verser 40 mL d’eau déionisée. 

À l’aide d’une micropipette, prélever 500 µL de triéthoxyoctylsilane pour 

les deux lamelles , puis les ajouter lentement dans les 40 mL d’eau.

 

4. Agiter doucement pour homogénéiser (éviter l’émulsion vigoureuse).

6. Retirer la lamelle par un bord propre, égoutter, puis rincer rapidement à 

l’éthanol pour éliminer l’excès non fixé. 

7. Placer la lamelle sur une boîte propre et cuire au four 120 °C pendant 15 

min. 

8. Laisser refroidir dans un bain de glace

L'aspect : aucune observation majeure n’a été remarquée. Le verre reste transparent et sa forme n’a pas changé.

Groupe Carbone : poursuite de l’expérience

• 1. Trois nouvelles lames de verre ont été préparées selon le même protocole que celui décrit en (III.1), puis des gouttes des autres solvants (acétone, n-hexane et acétate d’éthyle) y ont été déposées.    

• 2. Les gouttes déposées ont été photographiées en suivant la même méthode que précédemment (cf. partie III.2/)

Remarque :

Nous supposons que la couche de carbone interagit avec nos liquides ; cette hypothèse sera vérifiée en comparant les angles de contact obtenus avec ceux mesurés lors de l’expérience 1.

V/ Séance 3

Tous les groupes : poursuite des dépôts des liquides 

I - Objectifs

L’objectif de cette séance était de finir les expériences : nous avons terminé le dépôt des différents liquides sur les différents types de verres, puis pris en photo les gouttes afin de les annoter.

II - Travail préparatoire

Durant les dix premières minutes de la séance, nous avons discuté des dépôts de liquide manquants et de la possible formation d’une nouvelle plaque de verre traitée avec du silane (après discussion, nous avons finalement abandonné l'idée).

III - Manipulation

1. Nous avons installé le trépied avec le téléphone fixé dessus, disposé un éclairage doux, puis placé un fond en carton.

2. Sur une surface de verre choisie, déposer 20 à 30 µL du liquide à l’aide d’une micropipette munie d’un embout stérile. Nous avons répété l’opération deux fois avec le même liquide afin d’obtenir trois gouttes au total, espacées de 2 à 3 cm.

3. Nous avons pris trois photos, une pour chaque goutte du même liquide.

VI/ Résultat

 

Dans ce tableau vous trouverez les différentes valeurs selon les surfaces sur lesquelles les gouttes ont été poser.

Légende :

            _case verte : mesure correcte

            _case orange : une des gouttes n’était pas exploitable due à la qualité  de la photo

            _case rouge : Mouillage total (pas d’angle entre le liquide et le solide