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MS-DWS (Diffusion Multiple de la Lumière)

MS-DWS, une méthode de Diffusion Multiple de la Lumière en mode Dynamique, permet d’étudier les propriétés structurelles d’un matériau.

La mesure du mouvement brownien des particules à l’aide de la méthode optique MS-DWS aide à définir les propriétés liées à la structure de l’échantillon. La MS-DWS peut être utilisée sur différentes formes d’échantillons. Dans un échantillon de masse, les propriétés viscoélastiques liées à la formation du gel et l’évolution de la structure de réseau peuvent être étudiées en fonction du temps et de la température. Lorsqu’un film fin est appliqué, il est possible de caractériser le séchage du revêtement et la formation du film sans aucun contact avec l’échantillon. En cas de variation rapide de température ou de cycle thermique, la dynamique de l’échantillon à l’échelle microstructurelle fournit des informations sur la transition de phase et la réorganisation de la structure (cristallisation, fusion, etc.). La méthode optique permet d’étudier de manière très sensible les plus petites modifications structurelles. 


Points clés

Adaptée pour des dispersions opaques et concentrées (émulsions, suspensions, mousses)
Sensible aux déplacements infimes des particules (échelle du nanomètre)
Signal moyen sur un grand nombre de particules à l’échelle de la microstructure

GRÂCE AUX MESURES OBTENUES PAR MS-DWS, IL EST POSSIBLE DE :
Déterminer les propriétés rhéologiques de masse
Contrôler l’évolution de la structure (gélification, stabilité, etc.)
Contrôler le séchage des revêtements
Contrôler la transition de phase

détails de fonctionnement

Un faisceau laser est diffusé dans l’échantillon pour déplacer les particules selon un schéma spécifique. Une caméra capture l’image des ondes d’interférence obtenues (motif). Le motif varie en fonction de la mobilité des particules. L’analyse du motif pixel par pixel permet d’obtenir une courbe de décorrélation en fonction du temps, directement corrélée à la vitesse de mouvement des particules.
La courbe de décorrélation peut être analysée à l’aide de différents modèles physiques pour déterminer toute une série de propriétés structurelles.

 -  Dans le cadre d’une approche microrhéologique passive (Rheolaser MASTER), le déplacement moyen quadratique (MSD) peut être obtenu pour quantifier le déplacement des particules (en nm).
Si le MSD est une fonction linéaire du temps de décorrélation, le déplacement des particules étudié peut être considéré comme « libre ». Ce résultat indique que la structure du matériau est entièrement visqueuse. Dans la plupart des cas en revanche, la courbe du MSD évolue en plateau, ce qui signifie que les particules sont partiellement retenues par la structure de réseau rencontrée et ne sont donc plus libres. Ce résultat indique que le matériel analysé possède à la fois des propriétés visqueuses et élastiques.

-  Les facteurs de fluidité et d’élasticité peuvent être calculés pour quantifier les propriétés de viscoélasticité. L’indice de fluidité, inversement proportionnel au temps de décorrélation, fournit des informations sur la fluidité de l’échantillon. Lorsqu’on suit son évolution en fonction du temps (à l’aide du Rheolaser COATING), il permet de suivre le séchage et la formation d’un film. Les mécanismes de séchage (évaporation, conditionnement, déformation des particules...) peuvent être étudiés afin d’obtenir une analyse unique des propriétés de séchage du revêtement.

-  L’analyse thermique (à l’aide du Rheolaser CRYSTAL) permet de contrôler la microdynamique de la structure (en Hz) pour étudier son évolution en cas de contrainte thermique (variation et cycle de température). Tout changement de la structure (réorganisation, cristallisation, transition polymorphique) impactera la dynamique et provoquera un pic caractéristique sur la courbe. L’intégration de ce pic (en fonction du temps ou de la température) permet de déterminer les paramètres de transition caractéristiques.