Comportement thermodynamique et séparation de phase dans les films ultraminces de polymères à l'interface air-eau

Le comportement thermodynamique des films de Langmuir de polymères à l'interface air-eau a été étudié en étendant un modèle thermodynamique semi-quantitatif de champ moyen initialement développé pour les mélanges de polymères en volume (3D). Deux questions principales sont abordées : (1) comment décrire le comportement en compression et déterminer l'épaisseur des monocouches de polymères purs, et (2) comment prédire la miscibilité dans les mélanges de polymères. Le modèle est d'abord adapté au cas bidimensionnel des films de Langmuir et appliqué aux polymères purs. Pour cela, le paramètre d'interaction de van der Waals entre les unités de répétition de chaque polymère ainsi que le nombre d'unités de répétition par unité de volume à l'empilement compact sont déterminés à partir du modèle thermodynamique basé sur des données expérimentales 3D. Lorsqu'il est appliqué au PDMS, au PMMA, au PTHF et au PB, le modèle reproduit avec succès les isothermes expérimentales de pression de surface en fonction de l'aire moléculaire sans paramètre ajustable. De plus, il permet d'estimer l'épaisseur des monocouches en fonction de la pression de surface, donnant des valeurs cohérentes avec les mesures expérimentales. Le modèle est ensuite appliqué aux mélanges de polymères, en utilisant l'énergie d'interaction entre unités de répétition distinctes comme unique paramètre ajustable. Des diagrammes de phase dans l'espace pression de surface-composition, montrant les limites spinodales et binodales, sont construits. Le concept de pression critique inférieure (LCSP) est introduit. Les applications à plusieurs mélanges de polymères montrent un bon accord qualitatif entre la prédiction et les données expérimentales. Dans l'ensemble, ce travail a établi un cadre thermodynamique prédictif reliant la modélisation et les expériences pour les films de polymères purs et mixtes.