Physique de la matière molle
François Brochard-Wyart
Pierre Nassoy
Pierre-Henri Puech
Dunod
Introduction
1
1 Matière molle5
Leçon 1. Systèmes complexes mésoscopiques
5
1.1 Mésoéchelle5
1.2 Désordre6
1.3 Topologie et géométrie6
Leçon 2. Objets fragiles
10
2.1 Interactions faibles11
2.2 Grandes réponses12
2.3 Matière molle et biologie14
Leçon 3. Forces de Van der Waals
17
3.1 Classification et portée de l'interaction de Van der Waals17
3.2 Interactions de Van der Waals entre deux milieux18
Leçon 4. Interactions électrostatiques
25
4.1 Origine de la charge de surface25
4.2 Double couche électrostatique26
4.3 Répulsion entre deux plaques chargées28
4.4 Théorie DLVO : stabilité des suspensions colloïdales et des films de savon29
Leçon 5. Micromanipulations et microfluidique
34
5.1 Micromanipulations34
5.2 Microfluidique - MEMS et laboratoires sur puce37
2 Interfaces41
Leçon 6. Systèmes colloïdaux : classification et fabrication
41
6.1 Caractéristiques générales de l'état colloïdal41
6.2 Classification des colloïdes42
6.3 Préparation des systèmes divisés43
Leçon 7. Capillarité et tension superficielle
48
7.1 Tension superficielle48
7.2 Formule de Laplace (1805)51
7.3 Adhésion capillaire53
Leçon 8. Capillarité et pesanteur
56
8.1 Longueur capillaire56
8.2 Montée capillaire - Loi de Jurin57
8.3 Ménisques58
8.4 Forme des gouttes59
Leçon 9. Mouillage
63
9.1 Paramètre d'étalement S63
9.2 Mouillage partiel : S < 064
9.3 Mouillage total : S > 065
9.4 Du mouillage à l'adhérence66
Leçon 10. Physicochimie du mouillage
70
10.1 Deux catégories de solides70
10.2 Critère de mouillage - Calcul du paramètre d'étalement71
10.3 Traitement de surface71
10.4 Caractérisation des surfaces - Tension critique de Zisman γc72
10.5 Critère de mouillage : influence de la constante de Hamaker73
Leçon 11. Dynamique du mouillage
77
11.1 Vitesse capillaire78
11.2 Dynamique : mouillage partiel79
11.3 Dynamique : mouillage total82
Leçon 12. Démouillage : retrait des films
86
12.1 Définition du démouillage86
12.2 Démouillage des films supportés : stabilité des films87
12.3 Dynamique du démouillage89
Leçon 13. Les tissus biologiques : des agrégats multicellulaires
94
13.1 Les agrégats cellulaires : des liquides94
13.2 Mouillage des agrégats cellulaires97
13.3 Les agrégats cellulaires : des mousses98
13.4 Les agrégats cellulaires : des matériaux aux propriétés inédites98
3 Cristaux liquides103
Leçon 14. Cristaux liquides
103
14.1 Phases mésomorphes103
14.2 Nématiques104
14.3 Cholestériques105
14.4 Smectiques106
14.5 Cristaux liquides (CL) thermotropes et lyotropes106
Leçon 15. Nématiques
109
15.1 Elasticité des nématiques110
15.2 Préparation d'échantillon monodomaine110
15.3 Alignement dans un champ magnétique : transition de Fredericks110
15.4 Alignement dans un champ électrique : affichage111
15.5 Textures des nématiques112
4 Surfactants117
Leçon 16. Molécules amphiphiles
117
16.1 Classification des tensio-actifs117
16.2 Rôles aux interfaces118
16.3 Agrégation dans l'eau118
16.4 Émulsions eau/huile et HLB120
Leçon 17. Films monomoléculaires de tensio-actifs
130
17.1 Films insolubles131
17.2 Films solubles134
Leçon 18. Films de savon - Bulles et Vésicules
137
18.1 Films de savon - Bulles - Mousse138
18.2 Bicouches lipidiques : vésicules, cellules vivantes141
5 Polymères147
Leçon 19. Molécules géantes
147
19.1 Polymères : longues chaînes de monomères147
19.2 Procédés de synthèse147
19.3 Problèmes principaux149
19.4 États de la matière150
19.5 Classification des polymères150
Leçon 20. Chaîne flexible idéale
154
20.1 Distance bout à bout155
20.2 Pelote gaussienne : réservoir d'entropie155
20.3 Ressort entropique156
20.4 Déviations157
20.5 Détermination pratique de R, N158
Leçon 21. Chaîne gonflée
167
21.1 Volume exclu167
21.2 Calcul de Flory (1949)168
21.3 Généralisation en dimension d169
21.4 Théorème n = 0 (de Gennes, 1972)170
21.5 Élasticité d'une chaîne gonflée (P. Pincus)170
Leçon 22. Solution de polymères
172
22.1 Polymères en solution : les trois régimes172
22.2 Modèle de Flory-Huggins173
22.3 Lois d'échelle et modèle de « blobs » (P.-G. de Gennes)175
Leçon 23. Brosses de polymères
180
23.1 Une découverte ancienne (4 000 ans avant J.-C.) : l'encre de Chine180
23.2 Mécanisme de stabilisation180
23.3 Configuration de la brosse de polymère181
23.4 Répulsion stérique182
23.5 Applications183
Leçon 24. La reptation
185
24.1 Viscoélasticité185
24.2 Modèle de reptation188
24.3 Vérification expérimentale190
24.4 Observation de la reptation avec des polymères géants191
6 Quelques réalisations prodigieuses195
Leçon 25. La magie de la peinture
195
25.1 Généralités sur les latex195
25.2 Viscosité des latex196
25.3 Formation d'un film de peinture196
25.4 Couchage du papier198
Leçon 26. Des tissus iridescents
198
26.1 Qu'est-ce qu'un cristal photonique ?199
26.2 Structures photoniques dans la nature200
26.3 Textiles iridescents200
Bibliographie
203
Index
211