Rim instability in dewetting of thin polymer films

Abstract

Understanding flow properties at the solid/liquid interface is important for numerous of technological applications in nanotechnology and microfluidic. The strong scientific interest in the field of thin liquid films led to new conclusions on the impact of hydrodynamic slippage on the dewetting dynamics and on the shape of the rim growing at the three phase contact line. This work consists of verifying the validity of these findings at late stage of dewetting, i.e. while the rim instability develops, and of drawing new conclusions linking interactions at interfaces with the later instability. In a first part, a qualitative analysis demonstrates a rim instability decomposed into several regimes, while fingering solely develops with flows with strong interfacial slip length. A closer look of the instability at nanometric resolution evidences the onset of a second flow varying with slippage but also with viscosity. We finally propose a new method to determine to what extent hydrodynamic slippage interferes flow properties in the rim.

Das Verständnis der Fließeigenschaften an der Fest/flüssig-Grenzfläche ist wichtig für viele technische Anwendungen in der Nanotechnologie und Mikrofluidik. Das starke wissenschaftliche Interesse im Bereich der d¨unnen Filmen f¨uhrte zu neuen Erkenntnissen, wie sich hydrodynamisches Rutschen auf die Form eines sich von der Drei-Phasenkontaktlinie eintwickeknden Randwulstes auswirkt. Diese Arbeit verifiziert diese Ergebnisse in einen späten Stadium der Entnetzung, d.h. während sich die Randwulstinstabilität entwickelt. Sie zieht neue Schlussfolgerungen indem sie die Wechselwirkungen an der Grenzfläche mit denen der späteren Instabilität verknüpft. Zunächst demonstriert eine qualitative Analyse des Randwulstinstabilität, dass diese sich im verschiedene Regime einteilen lässt. Die Fingerstrukturen entwickeln sich im dabei ausschließlich unter Einfluss von starken Rutschen an der Grenzfläche. Ein genauer Blick auf die Instabilität zeigt, dass auf die nanometerskalar das Einsetzen eines zweiten Flussen nicht nur durch Rutschen sondern auch durch die Viscosität beeinflusst wird. Schließlich wird eine neue Methode zur Bestimmung inwiefern hydrodynamisches Rutschen auf den Fluss im Randwulst Einfluss nimmt, vorgeschlagen.