La super-hydrophobie
La super-hydrophobie
La super-hydrophobie, contrairement à l'hydrophobie n'est qu'un principe basé sur de la physique. Mais alors, ce principe est-ce le même que l'hydrophobie à savoir la tension de surface et le mouillage ? C'est ce que nous allons voir maintenant.
Le principe de la super-hydrophobie est la rugosité nanométrique qui a permis de rendre compte de l'effet lotus. Mais attention, cette rugosité nanométrique est due à la tension de surface et au mouillage.
Définition : La rugosité nanométrique c'est la présence de petite aspérité dans le support à l'échelle microscopique. Les gouttes d'eau qui tombent sur ces supports rugueux à l'échelle nanométrique rebondissent
Mais si une goutte tombe sur ce support, il va se former un angle de contact ? Eh, oui ! Parfaitement, l'angle de contact sera donné par la loi de Cassie que nous avons vu précédemment :
Equation de la loi de Cassie dans le cas de l'air
cos θc = Y1 (cos θ1 + 1) -1
θc : l'angle de contact
γ1 : aire du substrat
θ1 : l'angle de contact du substrat
Les angles de contact sont résumés par le schéma suivant :
Donc plus l'aire du substrat est petit, plus l'angle de contact est grand c'est-à-dire que moins la goutte possède "d'appuis", plus elle possède une forme arrondi de goutte "presque" parfaite et le matériau est de plus en plus hydrophobe.
Mais peut-on calculer la rugosité pour prévoir l'hydrophobie voir la super-hydrophobie ?
Oui, c'est là que Wenzel entre en scène en 1777 avec sa loi sur la rugosité
Pour en savoir plus sur Wenzel : https://fr.wikipedia.org/wiki/Carl_Friedrich_Wenzel
Voici la relation : r = Surface réelle / Surface apparente > ou = 1
La surface apparente étant la surface créée par la projection de la surface réelle sur un plan.
Le facteur de rugosité étant supérieur à 1, la relation de Wenzel prévoit que hydrophilie et hydrophobie (angles de contact aigu ou obtus) sont renforcées par la présence de rugosité. Dans le cas hydrophobe, toutefois, cet effet n'est en général pas observé : de l'air reste piégé dans les cavités rugueuses, si bien que c'est plutôt la loi de Cassie qui est pertinente pour décrire l'angle apparent fait par le liquide sur le solide.
Cette loi est valable aussi avec la loi de Young-Dupré pour les solides homogènes (mais elle a peu d'intérêt).
Effet lotus — Wikipédia
Il faut tout de même noter que sur ces aspérités contienne elles-même d'autres aspérités. Il existe d'autre structures que celles présentées.
Cette rugosité nanométrique est l'un des phénomènes qui permet de comprendre l'effet lotus qui tire son nom de la plante super-hydrophobe le lotus.
Lorsque l'eau tombe sur le lotus, l'eau glisse sur le lotus jusqu'à atteindre le centre.
pour résumer
L'hydrophobie est dû à la polarité de la molécule d'eau, la tension de surface, la mouillabilité sans oublier la rugosité nanométrique. Si l'hydrophobie est partout autour de nous, où se cache-t-elle ? C'est sans doute en lisant les deux parties suivantes que vous trouverez la réponse.
L'effet lotus est un résultat de la rugosité nanométrique mais à quoi sert l'hydrophobie au lotus ?
Prêt à découvrir tous les mystères de l'utilisation de l'hydrophobie ?