Comptes Rendus
Hydrodynamics and physics of soft objects/Hydrodynamique et physique des objets mous
Flow with slip at the wall: from simple to complex fluids
Comptes Rendus. Physique, Volume 4 (2003) no. 2, pp. 241-249.

We present series of experiments based on a Near Field Laser Velocimetry technique, aimed to characterize friction mechanisms at fluid–solid interfaces. For simple fluids, we show that noticeable slip at the wall can occur in the case of a smooth surface even in total wetting conditions. For polymer fluids, entanglements between surface anchored chains and bulk polymer govern the friction. A dynamical decoupling associated to disentanglements between surface and bulk chains is observed at large enough shear rates, leading to high slip and low friction. More elastomer like polymers lead to stick–slip instabilities in a narrow range of shear rates.

Plusieurs séries d'expériences basées sur une technique de vélocimétrie Laser en champ proche sont présentées, afin de caractériser, par mesure directe de la vitesse interfaciale, les mécanismes de la friction à différentes interfaces fluide–solide. Dans le cas de fluides simples, un glissement notable à la paroi est mis en évidence lorsque le solide est lisse, et ce même lorsque le liquide mouille totalement la surface. Pour des fluides polymères, on montre que la friction est pilotée par les enchevêtrements entre macromolécules ancrées à la paroi et chaı̂nes du volume, avec apparition d'une transition entre forte et faible friction à taux de cisaillement suffisant, associée au désenchevêtrement surface–volume.

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DOI: 10.1016/S1631-0705(03)00047-1
Keywords: Friction, Fluid–solid interfaces, Wall slip, Polymers, Entanglements
Mot clés : Friction, Interfaces fluides–solides, Glissement à la paroi, Polymères, Enchevêtrements

Hubert Hervet 1; Liliane Léger 1

1 Laboratoire de physique des fluides organisés, UMR CNRS 7125 – Collège de France, 11, place Marcelin Berthelot, 75231 Paris cedex 05, France
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Hubert Hervet; Liliane Léger. Flow with slip at the wall: from simple to complex fluids. Comptes Rendus. Physique, Volume 4 (2003) no. 2, pp. 241-249. doi : 10.1016/S1631-0705(03)00047-1. https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/physique/articles/10.1016/S1631-0705(03)00047-1/

[1] G.K. Batchelor An Introduction to Fluid Dynamics, Cambridge University Press, 1970 (p. 149)

[2] R. Feynman Lectures on Physics, Addison-Wesley, 1965

[3] J. Koplik; J.R. Banavar Annu. Rev. Fluid Mech., 27 (1995), p. 257

[4] C.A. Coulomb Mémoires Relatifs à la Physique, Société française de Physique, 1784

[5] M. Brillouin Leçons sur la viscosité des liquides et des gaz, Gauthier-Villars, Paris, 1907 (p. 43)

[6] N.V. Churaev; V.D. Sobolev; A.N. Somov J. Colloid Interface Sci., 97 (1984), p. 574

[7] J. Krim Sci. Am. (1996), p. 48

[8] P.A. Thompson; S.M. Troian Nature, 389 (1997), p. 360

[9] S.A. Gupta; H.D. Cochran; P.T. Cummings J. Chem. Phys., 107 (1997), p. 10316

[10] J.-L. Barrat; L. Bocquet Phys. Rev. Lett., 82 (1999), p. 4671

[11] H. Helmholtz; G. Pictowsky Sitzungsber. Akad. Wien (2a), 40 (1868), p. 607

[12] A.N. Somov Kolloidn. Zh., 44 (1982), p. 160

[13] J. Krim; E.T. Watts; J. Digel J. Vac. Sci. Technol. A, 8 (1990), p. 3417

[14] M. Sun; C. Ebner Phys. Rev. Lett., 69 (1992), p. 3491

[15] S.E. Campbell; G. Luengo; V.I. Srdanov et al. Nature, 382 (1996), p. 520

[16] B.N.J. Persson Sliding Friction, Springer-Verlag, Berlin, 1998

[17] P.G. de Gennes C. R. Acad. Sci. Paris, Ser. B, 288 (1979), p. 219

[18] K.B. Migler; H. Hervet; L. Léger Phys. Rev. Lett., 70 (1993), p. 287

[19] L. Léger; H. Hervet; Y. Marciano; M. Deruelle; G. Massey Israel J. Chem., 35 (1995), pp. 65-74

[20] G. Massey; L. Léger; H. Hervet Europhys. Lett., 43 (1998), pp. 83-88

[21] L. Léger; H. Hervet; G. Massey Trends Polym. Sci., 5 (1997)

[22] L. Léger; H. Hervet; G. Massey; E. Durliat J. Phys. Condens. Matter, 9 (1997), pp. 7719-7740

[23] E. Durliat; H. Hervet; L. Léger Europhys. Lett., 38 (1997), pp. 383-388

[24] L. Léger; E. Raphaël; H. Hervet Adv. Polym. Sci., 138 (1999), pp. 185-225

[25] R. Pit; H. Hervet; L. Léger Tribo. Lett., 7 (1999), p. 147

[26] R. Pit; H. Hervet; L. Léger Phys. Rev. Lett., 85 (2000), pp. 980-983

[27] Y. Zhu; S. Granick Phys. Rev. Lett., 87 (2001) (096105-1)

[28] Y. Zhu; S. Granick Phys. Rev. Lett., 88 (2002), p. 106102

[29] V.S.J. Craig; C. Neto; D.R.M. Williams Phys. Rev. Lett., 87 (2001), p. 054504

[30] E. Bonaccurso; M. Kappl; H.-J. Butt Phys. Rev. Lett., 88 (2002), p. 076102

[31] B. Maxwell; J.C. Galt J. Polym. Sci., 62 (1962), p. S50-S53

[32] V. Mhetar; L.A. Archer Macromolecules, 31 (1998), pp. 6639-6649

[33] B.T. Atwood; W.R. Scholwater Rheol. Acta, 28 (1989), p. 134

[34] L. Léger; H. Hervet; R. Pit Interfacial Properties on the Submicron Scale (J. Frommer; R. Overney, eds.), ACS Symposium Series, 781, 2001, pp. 155-167

[35] J.R. Vig Treatise on Clean Surfaces Technology (K.L. Mittal, ed.), Plenum Press, New York, 1987, p. 1

[36] P. Silberzan; L. Léger; D. Ausserré et al. Langmuir, 7 (1991), p. 1647

[37] J.B. Brzoska; I. Ben Azouz; F. Rondelez Langmuir, 10 (1994), p. 4367

[38] R. Pit, Thesis in Physics, University Paris XI, 1999

[39] E. Durliat, Ph.D. Thesis, Université Paris VI, Paris, 1997

[40] F. Brochard-Wyart; P.G. De Gennes Langmuir, 8 (1992), pp. 3033-3037

[41] F. Brochard-Wyart; C. Gay; P.G. De Gennes Macromolecules, 29 (1996), pp. 377-382

[42] A. Ajdari; F. Brochard-Wyart; C. Gay; P.G. De Gennes; J.L. Viovy J. Phys. II, 5 (1995), pp. 491-495

[43] Y. Inn; S.-Q. Wang Phys. Rev. Lett., 76 (1996), p. 467

[44] M. Aubuoy; G.H. Fredrickson; P. Pincus; E. Raphaël Macromolecules, 28 (1995), p. 2979

[45] L. Léger; H. Hervet; T. Charitat; V. Koutsos Adv. Colloid Interface Sci., 94 (2001), pp. 39-52

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