Transport sans contact
Posée sur une feuille de lotus, une goutte d’eau prend la forme d’une perle liquide tandis qu’elle s’étalerait sur du verre. Pourquoi ?
P. Bourrianne
La chimie offre une première réponse : le verre, contrairement à la cire qui recouvre la feuille
de lotus, a une forte affinité pour l'eau. Ainsi, une goutte d'eau s'étale plus facilement sur
du verre propre que sur du verre recouvert d'huile ou de cire. A cela s'ajoute un effet physique :
la surface de la feuille de lotus est couverte de bosses de taille micrométrique.
La goutte ci-contre n'est donc pas posée à plat sur la feuille, elle repose seulement sur le haut
de ces bosses comme un fakir sur son tapis de clous.
Nous reproduisons cet effet en laboratoire sur des surfaces constituées de « forêts de micro-piliers »
réalisées grâce à des techniques de micro-fabrication. Cela nous permet d’étudier notamment la stabilité
de cet état fakir et ses propriétés : rebonds de gouttes, non-adhésion, faible friction, anti-buée…
Quand de l’eau déborde d’une casserole, on peut parfois observer la formation de perles liquides sur une plaque chaude. Pourquoi ?
P. BourrianneLorsqu'une goutte d'eau entre en contact avec une plaque chaude, le liquide entre en ébullition et se vaporise très rapidement. Mais, lorsque la plaque est à une température nettement supérieure à la température d’ébullition, la vapeur se forme assez vite pour intercaler un film sous la goutte, qui lévite alors sur sa propre vapeur.
Ce film va alors jouer deux rôles :
- il isole la goutte du substrat ; le liquide ne bout plus et met plusieurs minutes à s’évaporer
- comme sur la feuille de lotus, le liquide prend une forme très arrondie et n’adhère pas à la surface, ce qui lui confère une mobilité extrême.Ce phénomène est appelé la caléfaction (on parle aussi parfois d’effet Leidenfrost).
