Contact et frottement de couches minces d’hydrogels : le rôle de la poroélasticité

Les propriétés hydrophiles et lubrifiantes de couches minces d’hydrogels en font de bons candidats pour la fonctionnalisation de substrats tels que le verre. Le confinement mécanique de ces couches au sein de contacts entre substrats rigides conduit fréquemment à une amplification des contraintes qui a pour effet d’induire un drainage prononcé du réseau polymère gonflé par l’eau. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux conséquences de ce drainage sur les propriétés d’indentation et de frottement de films minces (<10 µm) modèles d’hydrogels greffés sur des substrats de verre ou silice. Les temps caractéristiques associés au drainage des films dans les diverses situations de contacts sont en particulier discutés au travers d’un modèle poroélastique permettant d’expliciter les contributions respectives des propriétés mécaniques et diffusionnelles des réseaux, de la géométrie du contact et des conditions de chargement. Selon la physico-chimie des réseaux, des expériences permettant de mesurer continument le module de cisaillement au cours du drainage mettent également en évidence les transitions (transition vitreuse, LCST) induites dans les situations de drainage les plus prononcées.