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.
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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INTERFACES
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Pour citer l’article
David QUÉRÉ, « MOUILLAGE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mouillage/