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MOUILLAGE

Mouillage réactif, propulsion et contrôle

Allongement d'une goutte - crédits :  (T. Podgorski; J.M. Flesselles; L. Limat

Allongement d'une goutte

Une goutte sur son support n'est pas toujours à l'équilibre. Si elle chevauche une discontinuité chimique, entre une zone hydrophobe et une zone hydrophile, elle se déplace jusqu'à être du côté hydrophile, ce qui minimise son énergie de surface (comme si elle descendait une pente, la pente naturelle qui consiste à aller du côté qu'elle « aime »). C'est ce déplacement qui permet les reconfigurations à petite échelle que nous évoquions plus haut. Il y a bien des situations pratiques où il peut être intéressant que des gouttes se déplacent d'elles-mêmes : un condenseur de vapeur, par exemple, risque de voir son efficacité contrariée par la multiplicité des gouttes qu'il recueille (qui s'y collent puis s'y évaporent), alors que les gouttelettes d'une buée se dirigeant d'elles-mêmes dans une direction pré-établie vont fusionner et pouvoir être aisément récupérées.

Plusieurs astuces remarquables ont été développées depuis le milieu des années 1990 pour amplifier le mouvement spontané des liquides. Ces systèmes utilisent le mouillage réactif : si une forme de réaction chimique se produit, les deux côtés d'une goutte (celui où la réaction se fait et celui où elle n'a pas encore eu lieu) se trouvent dans des environnements différents, et de cette asymétrie peut naître un mouvement. Les gouttes filantes décrites par Colin Bain et Thierry Ondarçuhu appartiennent à cette catégorie : une molécule hydrophobe (et oléophobe) réagit avec la surface du support et le rend localement non mouillant, à la suite de quoi la goutte ne cessera de fuir la trace hydrophobe qu'elle installe.

Un champ extérieur permet également de manipuler une goutte, et l'exemple le plus frappant est sans doute celui des champs électriques. L'électromouillage décrit comment une goutte s'étale sous l'effet d'un tel champ et plusieurs applications découlent de cet effet. Bruno Berge a ainsi proposé à la fin des années 1990 de moduler la courbure des gouttes et d'en faire des lentilles à focale variable qui équipent aujourd'hui certaines caméras de nos téléphones mobiles. Frieder Mugele, à Twente, fait subir des cycles d'étalement-rétraction à des gouttes sous champ alternatif, et réalise ainsi des mélanges rapides à petite échelle, grâce aux écoulements internes qui résultent de ces mouvements.

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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