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surface, propriétés de - physique.

Publié le 24/04/2013

Extrait du document

surface, propriétés de - physique. 1 PRÉSENTATION surface, propriétés de, ensemble des propriétés caractérisant la surface des matériaux. La surface d'un matériau (solide ou liquide) s'étend sur une épaisseur de quelques atomes ou molécules. Elle sépare l'intérieur du matériau du milieu extérieur (le vide ou un gaz). L'étude des surfaces n'a réellement commencé qu'au XIXe siècle, avec le physicien et mathématicien français Pierre Simon Laplace (1749-1827). Son développement est récent et coïncide avec l'apparition des techniques nouvelles d'obtention du vide poussé et l'essor des semi-conducteurs et de la microélectronique. En effet, la compréhension des phénomènes de surface est essentielle pour ce type d'application. 2 SURFACES LIQUIDES 2.1 Tension superficielle Une aiguille à coudre, déposée délicatement à la surface de l'eau d'un récipient, flotte. Or on pourrait penser qu'elle coule, puisque le fer est plus dense que l'eau. Ce phénomène s'explique par les propriétés de surface de l'eau, c'est-à-dire par le comportement des molécules constituant la couche superficielle du liquide. La cohésion d'un liquide est due aux interactions intermoléculaires que subit chaque molécule. Une molécule située au coeur du liquide est attirée par toutes ses voisines de la même manière. En moyenne, la résultante des forces agissant sur cette molécule est donc nulle. En revanche, une molécule de la surface est attirée par les molécules de l'intérieur, mais comme il n'y a pas de molécules de liquide au-dessus de la surface, cette molécule est globalement attirée vers l'intérieur du liquide. Toutes les molécules de surface étant soumises à cette même force, la couche superficielle agit comme une fine membrane élastique, qui a tendance à se rétrécir et à se tordre. Cette tension de la surface libre d'un liquide est appelée tension superficielle ; c'est elle qui maintient l'aiguille à la surface de l'eau. Au cours de l'évaporation, l'énergie thermique sert à vaincre les forces d'attraction qui retiennent les molécules à la surface, leur permettant ainsi de s'échapper avec ...

« 3.3 Traitements de surface Les traitements de surface sont des procédés chimiques, mécaniques ou physiques améliorant l'aspect, la structure ou les propriétés de la surface d'un matériau.

Dans lecas du verre, ces traitements peuvent être esthétiques ou destinés à lui donner certaines propriétés : conductibilité, mouillabilité, etc.

Les métaux sont traités contre lacorrosion ou l'oxydation, etc. Les traitements de surface les plus courants sont les traitements anodiques et cathodiques, les dépôts métalliques, minéraux et organiques, ainsi que les traitements pareffet mécanique. Le traitement anodique permet de déposer une couche d'oxyde protectrice à la surface d'un métal.

L’utilisation de l'aluminium à cet effet est largement répandue.

Letraitement cathodique, quant à lui, a pour but de protéger certains métaux de la corrosion.

La galvanisation ( voir électrodéposition) du fer est bien connue : on couvre le métal d'une couche de zinc.

De nombreux métaux sont déposés par électrolyse ( voir électrochimie) sur des matériaux divers afin de les protéger et / ou de les décorer.

Les dépôts organiques s'effectuent également par voie cathodique ou anodique.

Ils permettent le dépôt de peintures ou de matières plastiques sur des métaux à protéger.Quant aux traitements mécaniques, ils améliorent certaines propriétés mécaniques, telles que la résistance à la traction, à la rupture, à l'usure, au frottement, etc. Les semi-conducteurs utilisés en microélectronique, dont les états de surface doivent être particulièrement nets, subissent une série de traitements de surface spécifiques.Dans un premier temps, la surface subit un rodage mécanique, suivi d’un nettoyage aux ultrasons.

La seconde étape consiste à faire subir à la surface un décapagechimique à l’aide d’un acide dilué, afin d’éliminer toutes les impuretés encore présentes.

Cette étape est généralement combinée avec une passivation de la surface, quiconsiste à établir des liaisons chimiques entre les molécules de surface et des atomes peu perturbants (par exemple de l’hydrogène sur du silicium) ; ainsi la surface nepourra plus réagir avec d’autres éléments.

En dernier lieu, on dépose sur la surface une couche d’oxyde pour la protéger des agressions du milieu ambiant, notamment del’atmosphère. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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