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Comment l’eau déperle-t-elle d’une surface hydrophobe ?

5 février 2013

SVI - UMR 125 , surface , hydrophobe , mouillage

La ligne formée par le bord d’une goutte d’eau reposant sur une surface s’accroche à toutes les imperfections de cette surface. Des physiciens viennent de montrer que lorsqu’une goutte d’eau se déplace, cette ligne de contact se déplace, en se décrochant successivement d’aspérités adjacentes.

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L’eau n’adhère pas la surface d’une feuille de lotus car il s’agit d’une surface superhydrophobe. Sur cette surface très rugueuse, les gouttelettes se trouvent comme sur une planche de fakir ; elles sont uniquement en contact avec les sommets des aspérités et n’adhèrent pas. Hélas, lorsque l’on cherche à fabriquer ce type de surface, on constate que les gouttes restent accrochées aux défauts, ce qui empêche pour le moment de réaliser des surfaces auto-nettoyantes performantes. Des physiciens du laboratoire Surface du verre et interfaces (CNRS / Saint-Gobain) viennent d’apporter un élément à la compréhension de cette adhésion : la ligne frontière de la zone de contact entre la goutte et la surface ne se déplace pas en bloc, mais par propagation sur sa longueur d’une distorsion en forme de coude. Ce travail fait l’objet d’une publication dans la revue Physical Review Letters.

Les physiciens ont réalisé des surfaces superhydrophobes en plaçant sur une plaque de verre un réseau de plots cylindriques dont la hauteur et le diamètre sont de l’ordre de 10 micromètres. Les gouttes d’eau reposent sur ces plots, séparés de 20 micromètres selon une valeur comprise entre 20 et 70 micromètres et une direction perpendiculaire. La ligne frontière de la zone de contact entre la goutte et le substrat est une suite de segments joignant deux plots adjacents. Les chercheurs ont observé que, lors du déplacement de cette ligne, les plots se décrochent un par un, à l’endroit où la ligne forme un coude, ce qui conduit au déplacement progressif du coude le long de la ligne. Les simulations numériques qu’ils ont effectuées confirment le fait que c’est la présence de ce coude qui rend possible le déplacement de la ligne. Se décrocher simultanément de plusieurs plots à la fois nécessiterait trop d’énergie. Les chercheurs ont rencontré une situation similaire lors de la déformation d’un réseau cristallin. C’est par la propagation d’une dislocation en son sein que le cristal se déforme. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour la conception et la réalisation de surfaces uniformément superhydrophobes, et donc efficacement autonettoyantes.

Une succession de vues de côté d’une goutte qui se rétracte (en haut). Les vues de dessous correspondantes (en bas) montrent les coudes formés par la ligne frontière entre goutte et surface, ainsi que les décrochements individuels qui président à son mouvement. cliché : Anaïs Gauthier

En savoir plus

Role of kinks in the dynamics of contact lines receding on superhydrophobic surfaces , Anaïs Gauthier, Marco Rivetti, Jérémie Teisseire, Etienne Barthel, Physical Review Letters Phys. Rev. Lett. 110, 046101 (2013)

Retrouvez l’article de la publication sur la base d’archives ouvertes HAL

Contact chercheur

Etienne Barthel, Directeur de recherche CNRS

Informations complémentaires

Laboratoire Surface du Verre et Interfaces - SVI

Contacts INP

Jean-Michel Courty,
Catherine Dematteis,
Simon Jumel,
inp-communication cnrs-dir.fr