MOUILLAGE
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Une situation de mouillage se produit lorsque trois milieux distincts se rencontrent : de l'eau sur un solide entouré d'air, une bulle sur un matériau immergé, ou de l'huile contre de l'eau dans les pores d'une roche pétrolifère. Le comportement des gouttes peut être très varié, allant de situations où le liquide épouse la surface de son support à celles où il paraît au contraire repoussé par elle. Le contrôle du mouillage est donc crucial dans bien des applications, des vitrages à la peinture ou aux vernis, en passant par les ouvrages d'art ou le traitement des surfaces naturelles (comme la peau ou les plantes) – on trouvera autant d'applications qu'il y a de raisons d'exposer un solide à un liquide.
Science fondamentale aux applications industrielles
On a très tôt cherché à comprendre ce qui décide du mouillage ou du non-mouillage lorsque trois milieux distincts sont en présence, et c'est Thomas Young qui dans un article célèbre, en 1805, a le premier proposé une description quantitative du phénomène : posée sur un solide, une goutte développe des interfaces avec l'air, avec son support, en même temps qu'elle « efface » un peu de surface du support nu, à l'endroit qu'elle occupe. Or chacune de ces surfaces porte une énergie (appelée tension interfaciale, quand on l'exprime par unité de surface), et c'est la configuration qui minimise la somme des trois énergies de surface en jeu qui est choisie par le liquide. Ainsi, un solide possédant quand il est sec une énergie de surface élevée (du verre propre par exemple) verra la plupart des liquides s'y étaler, quitte à « développer » de la surface liquide-air. À l'inverse, une goutte restera quasi sphérique sur un solide pour lequel elle n'a pas d'affinité (énergie solide-liquide élevée). On a donc appris à traiter les solides pour modifier leur énergie de surface, et moduler la qualité du mouillage. Ainsi, une cire (constituée d'alcanes longs) ou des molécules fluorées (comme le téflon) rendent hydrophobes un solide sur lequel elles ont été déposées.
Goutte sur surface hydrophobe
Photographie
Une goutte reste quasi sphérique sur une surface texturée hydrophobe, formant une perle liquide.
Crédits : (J. Bico
La physico-chimie du mouilla [...]
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Écrit par :
- David QUÉRÉ : directeur de recherche à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles ParisTech et au laboratoire d'hydrodynamique de l'École polytechnique
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Autres références
« MOUILLAGE » est également traité dans :
INTERFACES
Dans le chapitre « Loi de Jurin » : […] Si l'on introduit un tube de verre propre et de faible rayon r dans de l'eau, le niveau de l'eau s'élève dans le tube et sa surface s'incurve pour former un ménisque . La surface du liquide est ainsi assimilée à la paroi d'une bulle d'air de rayon R et l'élévation du niveau du liquide d'une hauteur h compense la différence de pression de part et d'autre de cette paroi. La hauteur h est directe […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/interfaces/#i_96825
LOTUS EFFET, physique
Le lotus est une plante orientale dont les larges feuilles ont la propriété spectaculaire d'être très peu mouillées par l' eau. Que l'on jette une poignée de gouttes sur ces feuilles, et on verra autant de billes qui roulent sans la moindre friction apparente, et disparaissent très vite de la surface de la feuille. Et si c'est du miel que l'on dépose, son comportement est tout aussi remarquable : […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-lotus-physique/#i_96825
MATIÈRE (physique) - État liquide
Dans le chapitre « La tension superficielle des liquides et la capillarité » : […] De nombreux phénomènes de la vie courante montrent qu'il faut dépenser de l'énergie pour augmenter la surface libre d'un liquide. On nomme tension superficielle le facteur de proportionnalité γ (tabl. 2) qui relie le travail dépensé à l'accroissement de la surface. Ainsi, c'est la tension superficielle qui fait que la goutte qui se forme à l'extrémité d'un compte-gouttes ne tombe que lorsqu'elle […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/matiere-physique-etat-liquide/#i_96825
SURFACE PHÉNOMÈNES DE
Dans le chapitre « Mouillage » : […] Les phénomènes de mouillage correspondent au contact non pas de deux mais de trois phases, par exemple un solide, un liquide et une vapeur. Les trois interfaces sont associées à trois tensions interfaciales γ s v , γ sl et γ l v et se rencontrent à la ligne de contact triple L . Le paramètre qui détermine la nature du mouillage du solide par le liquide est le pouvoir d'étalement : En situation de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/phenomenes-de-surface/#i_96825
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Pour citer l’article
David QUÉRÉ, « MOUILLAGE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 06 décembre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/mouillage/