Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

MOUILLAGE

Nanomouillage

Le développement d'outils d'observation à très petite échelle (microscopes à force atomique, machines de force) a ouvert un axe de recherche sur le nanomouillage d'autant plus pertinent que la microfluidique tend à réduire la taille des dispositifs. D'anciennes questions ont pu ainsi trouver réponse. On a observé depuis les années 1950 que le mouillage semble dépendre de la taille des gouttes quand elles sont micrométriques : en général, plus elles sont petites, plus elles paraissent mouillantes. Cette propriété est curieuse car l'angle de contact se décide à l'échelle moléculaire, si bien que l'on ne s'attend pas à ce qu'il soit fonction de la taille de la goutte au-delà de cette échelle. Il était devenu banal d'invoquer une grandeur appelée tension de ligne, énergie spéciale affectée à la ligne de contact comme l'énergie de surface l'est aux surfaces, pour expliquer ces déviations. Or ces arguments semblent presque toujours suspects : les effets de la tension de ligne sont attendus pour des gouttes nanométriques, alors que les observations portent sur des gouttes micrométriques. Il semble aujourd'hui établi que ces variations viennent des hétérogénéités chimiques des substrats, dont les défauts les plus mouillants « aspirent » les très petites gouttes qui ainsi en révèlent l'existence (A. Checco et al., 2003).

À plus petite échelle encore, les effets de la tension de ligne se manifestent : l'énergie en jeu étant proportionnelle au périmètre de la ligne triple solide-liquide-vapeur, une tension positive réduira le rayon de cette ligne (et donc augmentera l'angle), tandis qu'une tension négative (permise par la thermodynamique, au contraire des tensions de surface, toujours positives) aura pour effet d'étaler la goutte. Mais se pose aussi, à ces échelles justes supramoléculaires, la question passionnante de la validité des lois macroscopiques. La tension de surface comme la viscosité peuvent alors être affectées. En outre, si l'un des grands dogmes de l'hydrodynamique, qui est la condition de non-glissement des liquides sur les solides, permet d'expliquer la plupart des observations, il cesse d'être applicable aux échelles nanométriques où du glissement peut apparaître, tout spécialement si la surface est chimiquement hydrophobe. Ces différentes questions font l'objet d'un effort de recherche soutenu aujourd'hui, où les simulations numériques (qui permettent l'étude de petits systèmes, au nombre de molécules réduit) jouent un rôle majeur (E. Charlaix & L. Bocquet, 2010).

Étalement d'une goutte - crédits : D. Quéré

Étalement d'une goutte

La miniaturisation a d'autres avantages, dans le contexte des surfaces texturées : pour qu'une telle surface conserve sa transparence, il faut que les textures soient petites devant la longueur d'onde de la lumière (un verre rugueux à cette échelle est opalescent), de l'ordre de 100 nanomètres ou moins. Outre la transparence, une telle surface, si elle est hydrophobe, peut être antibuée : Lei Jiang, à Pékin, a montré que la surface de l'œil du moustique est couverte de nano-plots (à l'échelle de 100 nm) qui semblent repousser les micro-gouttelettes d'eau que l'insecte rencontre dans les atmosphères humides qu'il traverse.

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

  • : directeur de recherche à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles ParisTech et au laboratoire d'hydrodynamique de l'École polytechnique

Classification

Pour citer cet article

David QUÉRÉ. MOUILLAGE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Goutte sur surface hydrophobe - crédits :  (J. Bico

Goutte sur surface hydrophobe

Effet lotus - crédits : I. Tischenko/ Shutterstock

Effet lotus

Formes de gouttes en rotation - crédits : P. Aussillous

Formes de gouttes en rotation

Autres références

  • INTERFACES

    • Écrit par Simone BOUQUET, Jean-Paul LANGERON
    • 8 287 mots
    • 8 médias
    où ρ est la masse volumique du liquide et g l'accélération de la pesanteur. Si le mouillage (cf. infra) n'est pas parfait (θ ≠ 0), la loi de Jurin devient : h = 2 γ cos θ/ρgR. S'il n'y a pas mouillage du tout, le niveau du liquide s'abaisse dans le tube.
  • LOTUS EFFET, physique

    • Écrit par David QUÉRÉ
    • 875 mots

    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...

  • MATIÈRE (physique) - État liquide

    • Écrit par Jean-Louis RIVAIL
    • 3 243 mots
    • 6 médias
    ...contact du liquide avec une surface verticale n'est pas droit. L'analyse du phénomène met en évidence le rôle de la tension superficielle ainsi que de la mouillabilité de la paroi du tube par le liquide, qui définit l'angle de contact θ. La dénivellation h du liquide dans le tube, comptée positivement...
  • SURFACE PHÉNOMÈNES DE

    • Écrit par Jean-François JOANNY, Jean SUZANNE
    • 6 265 mots
    • 4 médias
    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 γsv, γsl et γlv et se rencontrent à la ligne de contact triple L. Le paramètre qui détermine...

Voir aussi