Confidentiel N° ordre

Francis Maury

Description

Niveau: Supérieur
Confidentiel N° ordre : 2444 THESE Présentée Pour obtenir LE TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE Ecole doctoral : Matériaux-Structure-Mécanique Spécialité : Science et Génie des Matériaux Par Feng SHI ETUDE des PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES de SURFACES MICROSTRUCTUREES : APPLICATION à la FABRICATION de VERRES ORGANIQUES OPHTALMIQUES DIGITAUX Soutenue publiquement le 22 décembre 2006 devant le jury composé de : ??????????????????????????? M. Francis Maury Président MM. Claudine BIVER Examinateur M. Jean Paul CANO Examinateur M. Alain LAMURE Directeur de thèse M. Gérard MARIN Rapporteur M. Augustin MARTINEZ Invité M. Jean Pierre MOLITON Rapporteur M. François OLIVIE Examinateur M. David QUERE Examinateur M. Yvan SEGUI Invité

• fabrication des micro-cuves…………………………………………………………5


• surface rugueuse


• analyse de la rugosité des flancs des microstructures par meb………………


• détermination des angles de contact sur les flancs……………………… …


• analyse de la rugosité des surfaces par afm


• effets des traitements plasmas su


• …… …


• analyses physicochimiques des surfaces horizontales des microstructures……………

Sujets

• Aubert
• Nogueira
• Institut de France
• Alexis
• Sillon

Informations

• Publié par: profil-nechor-2012
• Publié le: 01 décembre 2006
• Nombre de lectures: 83
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Confidentiel
N° ordre : 2444
THESE
Présentée
Pour obtenir
LE TITRE DE DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL
POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE
Ecole doctoral : Matériaux-Structure-Mécanique
Spécialité : Science et Génie des Matériaux
Par
Feng SHI


ETUDE des PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES

de SURFACES MICROSTRUCTUREES :

APPLICATION à la FABRICATION de VERRES

ORGANIQUES OPHTALMIQUES DIGITAUX


Soutenue publiquement le 22 décembre 2006 devant le jury composé de :
⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯

M. Francis Maury Président
MM. Claudine BIVER Examinateur
M. Jean Paul CANO Examinateur
M. Alain LAMURE Directeur de thèse
M. Gérard MARIN Rapporteur
M. Augustin MARTINEZ Invité
M. Jean Pierre MOLITON Rapporteur
M. François OLIVIE Examinateur
M. David QUERE
M. Yvan SEGUI Invité


REMERCIEMENTS


Mes trois années de doctorat se sont déroulées au sein des laboratoires CIRIMAT et LAAS,
dans le cadre du Laboratoire commun entre ESSILOR et le CNRS.

Je tiens tout d’abord à remercier Jean Paul CANO, Christian BOVET, Alain LAMURE et
François OLIVIE de m’avoir fait confiance pour mener à bien ce sujet de recherche passionnant. Je
voudrais leur exprimer toute ma profonde estime pour leur disponibilité, leurs précieuses suggestions et
les nombreuses discussions qui ont permis l’avancement de ces travaux.

Je suis également très reconnaissant à Francis MAURY, directeur du CIRIMAT et Malik
GHALLAB, directeur du LAAS, de m’avoir accueilli dans leurs locaux. De plus, j’adresse ma
profonde gratitude à Francis Maury d’avoir accepté de présider ce jury de thèse. Ce travail n’aurait pas
pu non plus être réalisé sans l’impulsion du professeur Augustin MARTINEZ et la mise en place d’un
laboratoire commun CNRS-ESSILOR, dirigé scientifiquement par Yvan SEGUI, directeur de
recherche CNRS : leur présence dans ce jury témoigne de ma gratitude envers eux.

Je voudrais également exprimer ma reconnaissance aux professeurs Gérard MARIN et Jean
Pierre MOLITON d’avoir accepté d’être rapporteurs de ce travail et d’avoir accompli cette tâche des
plus lourdes en un temps très limité. Je suis également très honoré de la présence dans mon jury de
David QUERE, Directeur de Recherche au Collège de France. Qu’il trouve ici l’expression de mes plus
vifs remerciements pour les discussions que nous avons eues et pour sa participation à mon jury malgré
ses multiples occupations.

Ce travail a été mené en étroite collaboration avec le groupe de recherche d’ESSlLOR. Je suis
très reconnaissant à Claudine BIVER d’avoir accepté de faire partie du jury de thèse et je profite de
l’occasion pour remercier aussi l’ensemble des chercheurs de Labège et de Saint-Maur que j’ai côtoyé :
Jérôme BALLET, Anthony SAUGEY, Sylvie VINSONNEAU, Marjorie LLOSA, Emmanuel BERTIN,
Pascale TARDIEU, Elie-Songe WAGUENA, Hervé ACHERITOBEHERE, Isabelle SAVIN de
LARCLAUSE, José NAVARRO, Samuel ARCHAMBEAU, Fabien BERIT-DEBAT, Stéphanie
DESJARDINS, Pierre-Jean CALBA, Françoise DORVAL, Valérie NOGUEIRA pour leur aide et leur
gentillesse à mon égard.

Il m’est également agréable de pouvoir remercier mes deux collègues thésard Laëtitia PONT et
Paul LEFILLASTRE qui m’ont accompagné tout au long de ce projet à long terme et ont été d‘une aide
précieuse en Français et dans ma vie personnelle. Je suis également reconnaissant aux différentes personnes du CIRIMAT : Jaime PUIG-PEY,
Christel AUGUSTIN, Yannick THEBAULT, Christophe DROUET, Gérard CHATAINIER, pour leur
assistance technique et leur sympathie au sein du laboratoire. J’ai également été très heureux d’avoir pu
participer à l’encadrement de quatre étudiants ingénieurs de l’ENSIACET : Aurélie AUBERT, Fleur
SCHEIDING, Virginie SANTUCCI et Erisela NIKAJ, lors de leur projet de fin d’études.

J’ai aussi bénéficié de l’aide de nombreux chercheurs du LAAS. Je remercie tout
particulièrement Antoine MARTY et Pierre TEMPLE BOYER de m’avoir intégré au sein de leur
équipe mais j’ai également une pensée émue pour toute l’équipe TEAM du LAAS qui s’est montrée
très chaleureuse lors de mes travaux en salle blanche : Norbert FABRE, Véronique CONEDERA,
Franck CARCENAC, Laurent BOUSCAYROL, Laurent JALABERT, Laurent MAZENQ, Jean-
Baptiste DOUCET, David BOURRIER, Monique DILAN, Hugues GRANIER, Pascal DIBEUIL,
Ludovic SALVAGNAC, Sébastien PINAUD. Les discussions et les connaissances apportées pendant
mes trois ans de thèse resteront un souvenir inoubliable.

J’ai également eu l’opportunité de pouvoir travailler avec deux enseignants chercheurs
Christophe DERAIL, de l’Université de Pau et Joël ALEXIS, de l’ENI de Tarbes : ils m’ont beaucoup
apporté dans la compréhension de l’adhérence des films de fermeture des microcuves et je les remercie
vivement pour leur disponibilité et leur aide. Je suis aussi reconnaissant à Jean-Charles SOURIAU,
Edouard DESCHAEAUX et Nicolas SILLON, du CEA-LETI, de m’avoir apporté leur collaboration et
fait bénéficier de leur précieuse expérience durant mes séjours à Grenoble.

Ces trois ans de thèse représentent le fruit d’un travail en équipe et ce sont tous ces gens avec
qui j’ai travaillé, qui m’ont permis de connaître et d’aimer la France et les français (françaises). J‘ai
vécu une expérience très enrichissante à tous les niveaux : scientifique, technologique et culturel.

Je remercie enfin ma femme, mon fils et mes parents qui m’ont permis de franchir les moments
difficiles et m’ont quotidiennement soutenu tout au long de mon parcours.

A mes amis(es) en France
A ma famille Sommaire Confidentiel
Sommaire
Introduction……………………………………………………………………………………….1

Chapitre 1 : fabrication des micro-cuves…………………………………………………………5
1. Forme géométrique des microstructures ("design optique")…………………………………..5
1.1 Forme hexagonal…………………………………………………………………………..5
1.2 Forme pseudo-aléatoire…………………………………………………………………7
2. Généralités sur les procédés de fabrication des micro-cuves………………………………….8
2.1 La photolithographie………………………………………………………………………8
2.1.1 La photo-polymérisation…………………………………………………………..9
2.1.2 Mécanisme de photo-polymérisation cationique………………………………….9
2.1.3 elymérisation radicalaire………………………………...10
2.1.4 Comparaison des deux types de photo-polymérisation…………………………..10
2.2 Procédé non photo-lithographique……………………………………………………….11
3. La résine photosensible SU8…………………………………………………………………12
3.1 Analyse chimique élémentaire de la formulation de la résine SU8 2000 Flex…………..13
3.2 Propriétés physico-chimiques générales des résines SU8………………………………..19
3.3 Etapes générales du procédé de polymérisation de la résine SU8……………………….20
3.4 Adaptation du procédé de polymérisation de la résine SU8 à la réalisation des
microstructures…………………………………………………………………………...24
3.4.1 Optimisation des paramètres du procédé………………………………………...24
3.4.2 Caractérisation des micro-cuves………………………………………………….24
4. Procédé sol-gel……………………………………………………………………………….28
4.1 Formulation de l’hybride sol-gel…………………………………………………………28
4.2 Optimisation du procédé par voie sol-gel sur des substrats en silicium………………….29
4.2.1 Les étapes du procédé……………………………………………………………29
4.2.2 Caractérisation des échantillons………………………………………………….31
4.3 Mise au point des microstructures par voie sol-gel sur des substrats sol-gel…………….32
Références bibliographiques I……………………………………………………………………34

Chapitre 2 : mouillabilité des microstructures………………………………………………….37
1. Etude bibliographique du mouillage et du démouillage des surfaces………………………..37
1.1 Mouillage d’une surface plane homogène……………………………………………….37
1.1.1 Tension de surface……………………………………………………………….37
ISommaire Confidentiel
1.1.2 Loi de Laplace…………………………………………………………………..37
1.1.3 Forces gouvernant le remplissage……………………………………………….38
1.1.4 Mouillage des surfaces planes…………………………………………………...38
1.1.5 Pris en compte de la tension de la ligne de contact ("liner tension")……………40
1.2 Mouillage d’une surface rugueuse et chimiquement hétérogène………………………..40
1.2.1 Hystérésis de l’angle de contact…………………………………………………40
1.2.2 Ancrage de la ligne de contact par une arête…………………………………….42
1.2.3 Surfaces texturées………………………………………………………………..43
1.2.3.1 Loi de W