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Conception mécanique pour la caractérisation de surfaces superhydrophobes

Contexte et objectifs

Le COMATEC-LANS est un laboratoire d'étude de nanotechnologies. La caractérisation des surfaces superhydrophobes s'effectue en mesurant les angles de contact de mouillage.

Les objectifs de ce travail de Bachelor sont la conception, le montage, la mise en service et le test de l'instrument de mesure permettant de mesurer les angles de contact statiques et dynamiques de mouillage et des angles d'inclinaison induisant le roulement ou glissement des gouttes sur des surfaces.

Conception et montage

La conception s'est inspirée de modèles existants sur le marché actuel. Un catalogue des solutions a été réalisé mettant en lumière les solutions les plus rapides à mettre en service, retenant celles qui utilisent le plus de pièces prêtes à l'emploi et mimisent les besoins d'usinage, en adéquation avec la situation de la période de confinement.

Des roulements à billes ont été sélectionnés et contraints pour l'axe de l'arbre de l'instrument, afin de ne pas perturber la goutte d'eau pendant la rotation à très basse fréquence.

Mise en service et tests

La mise en service concerne toutes les opérations liées au moteur. Un moteur pas-a-pas hybride dit « intelligent » a été installé. Il contient l'électronique, le pilote et le logiciel pour le contrôler. La prise en main est simplifiée : la régulation est facilité avec les graphiques des signaux et le moteur peut être directement contrôlé en mode «position-vitesse-couple».

Lors des tests, le point de vue de la caméra a également été étudié. Une caméra statique permet d'enregistrer aussi l'angle de rotation, en revanche, la goutte sort du champ de vision avant d'avoir effectué les 90°. Alors qu'une caméra embarquée sur l'arbre permet de suivre la trajectoire complète mais, dans ce cas, l'angle de rotation n'est pas mesuré au niveau optique.

Conclusion

Ce travail a permis de construire un instrument de mesure à moindre coût, permettant ainsi au COMATEC-LANS de caractériser des revêtements superhydrophes.