Méthode de Washburn

La méthode de Washburn permet de mesurer l'angle de contact et l'énergie de surface des substances poreuses comme la poudre en vrac ou des pigments, et des matériaux absorbants comme le papier ou des textiles.

Données fondamentales

Dans une mesure de Washburn, un tube en verre avec une base de filtre remplie de poudre, par exemple, entre en contact avec un liquide test. Le liquide est aspiré par l'action capillaire. L'augmentation dans la masse du tube qui est suspendue à partir d'un capteur de force, est déterminée en fonction du temps pendant la mesure. Si la poudre en vrac est perçue comme un faisceau de capillaires, alors le processus peut être décrit par l'équation de Washburn :

(m = Masse ; t = Durée d'écoulement ; σ = Tension de surface du liquide ; c = Constante capillaire de la poudre ; ρ = Densité du liquide ; θ = Angle de contact ; η = Viscosité du liquide)

La constante c inclut le nombre de micro-capillaires et leur rayon moyen, et dépend de la nature de la poudre et également sur celle du tube de mesure.

Le tracé du carré de la masse m2 dans le temps t indique une zone linéaire, dont la pente, pour des propriétés de liquide connues (σ, ρ et η), contient seulement les deux inconnues c et θ.

Pour déterminer la constante c, une mesure réalisée avec un liquide de mouillage (étalement) optimal (par ex. n-hexane), avec lequel l'angle de contact θ est 0° (cos θ = 1). La valeur de c est soustraite dans l'équation afin de déterminer l'angle de contact θ à l'aide d'autres liquides. L'angle de contact mesuré de cette façon est un angle à l'avancée, car il est mesuré au cours du mouillage. L'énergie de surface de la poudre peut être calculée à partir des données d'angle de contact à l'aide de différents modèles.

Comme c dépend de la densité volumique, il convient de s'assurer que la poudre est toujours emballée pour toutes les mesures sur la même poudre.
Les angles de contact supérieurs à 90° ne peuvent pas être mesurés à l'aide de cette méthode, car aucun mouillage de la poudre n'a lieu. Des mesures d'angle de contact peuvent également être réalisées sur un lit de poudre à l'aide de l'analyse de profil de goutte.

Bibliographie

Washburn, E.W., Phys. Rev. 17, 374 (1921)