. Bien entendu, notre TPE et nos expérimentations ont éveillé en nous le désir de savoir si la recherche scientifique était riche sur l'effet Lotus, l'hydrophobie en général. Les nombreuses publications parcourues sur le web concernant des procédés hydrophobes utilisés dans l'industrie ou la consommation à travers des publicités ( cf partie III. Utilisation technologique de notre TPE) nous laissaient supposer que derrière ces technologies, il y avait des innovations issues de la recherche française. Nous avons pu constater que c'est un sujet qui fait l'objet de très nombreuses et diverses recherches et cela nous a conforté dans le choix de notre TPE, le situant dans un mouvement d'intérêt scientifique bien actuel. En effet, nous nous sommes aperçus à travers de nombreux exemples, que les Doctorants sont nombreux à plancher sur le sujet, ou que des Colloques, au sein même de notre ville, Nantes, s'intéressent à la notion d'hydrophobie.

 

En voici quelques exemples, choisis parmi les plus grandes écoles ou universitéS de France. Ces derniers montrent que certaines notions abordées (texture de surface, etc) sont des sujets de choix

 

LES THESES

 

Thèse de Pascal Raux :

Interfaces mobiles, friction en mouillage nul et dynamique de fronts. Ecole polytechnique X, 2013

 

Résumé : Cette thèse discute différentes situations dans lesquelles les interfaces jouent un rôle prépondérant dans la dynamique de gouttes et de fronts liquides. Dans une première partie, nous nous intéressons à des gouttes très mobiles, dans trois situations de mouillage nul. Lorsqu'on dépose un liquide sur une surface portée à une température très supérieure à sa température d'ébullition, un film de vapeur s'intercale entre le liquide et le substrat, empêchant tout contact. ) Sur un substrat superhydrophobe, c'est-à-dire un substrat rugueux et hydrophobe, la surface inférieure d'une goutte n'est en contact qu'avec une fraction réduite de solide. Enfin, lorsqu'on met en contact une goutte avec des grains hydrophobes, elle les capture à sa surface, ce qui l'isole de son substrat. Dans chacun de ces trois cas, nous étudions la friction résiduelle qui se manifeste lorsque ces gouttes dévalent. Nous montrons que le frottement est bien plus faible que celui observé habituellement en mouillage partiel et qu'il a une origine physique différente. Dans une seconde partie, nous étudions des fronts mobiles variés. Lorsqu'un liquide est mis en contact avec des grains, il peut soit l'imprégner si son angle de contact est inférieur à un angle de contact critique, soit rester en surface dans le cas contraire. Dans ce dernier cas, le dévalement d'une goutte entraîne l'érosion du tas de grains : nous nous intéressons à la quantité de grains emportée par la goutte. Par ailleurs, un goutte-à-goutte tombant sur une surface refroidie sous la température de solidification provoque la croissance d'une stalagmite de glace. Enfin, lorsqu'on confine une goutte en caléfaction entre deux plaques parallèles, une série d'instabilités se développe : un anneau se forme, qui grandit ensuite avant de se briser en gouttelettes.

 

 

Thèse de Raphaëlle Thévenin :

Superhydrophobie active ; Polytechnique X, 2014

 

Résumé : Une goutte d'eau posée sur une feuille de lotus reste sphérique, sous forme de perle, et roule très facilement sans laisser de trace derrière elle ; la feuille est ainsi protégée de l'eau. On appelle cette propriété superhydrophobie, ou « effet Lotus ». Cette thèse porte sur l'étude de cas de superhydrophobie originaux rencontrés dans la nature et tente de s'en inspirer pour construire des matériaux nouveaux. Une partie de cette thèse est consacrée à une araignée remarquable, l'Argyronète Aquatique, qui a tout d'une araignée terrestre, en particulier sa structure et son mode respiratoire, mais qui a la particularité de vivre en permanence sous l'eau. Afin de respirer de l'oxygène gazeux, elle se construit un abri sous-marin sous la forme d'une cloche d'air en accumulant des bulles d'air qu'elle tire à la surface de l'eau grâce à son abdomen superhydrophobe. Nous nous intéressons au couplage des propriétés superhydrophobes de l'abdomen avec la dynamique des cavités créées lorsque l'araignée quitte ces interfaces air/eau. Une autre idée est de s'inspirer des propriétés de surfaces superhydrophobes vivantes de la nature pour mettre au point de nouveaux matériaux actifs. Il est maintenant bien établi que la rugosité d'une surface joue un rôle crucial dans ses propriétés de mouillage. L'enjeu est donc de parvenir à modifier une rugosité a priori figée. Nous discutons ainsi comment fabriquer des textures avec un matériau dont on peut moduler les propriétés mécaniques, par exemple son élasticité. Pour aller plus loin, il est possible de mettre au point des surfaces dont on peut modifier la structure des textures par un stimulus extérieur afin d'en varier les propriétés de mouillage. Enfin, nous montrons que le comportement d'une goutte non-mouillante sur de telles surfaces peut dépendre de ses propriétés rhéologiques, et en particulier de sa viscosité.

 

LES COLLOQUES

 

 

Ci-après le communiqué de presse du

PADiBa 2015 International Symposium on Plant Apoplastic Diffusion Barriers Biosynthesis and Functions

 

Nantes, le 25 aout 2015

COMMUNIQUE DE PRESSE

PADiBa 2015 International Symposium on Plant Apoplastic Diffusion Barriers Biosynthesis and Functions

Une vitrine exceptionnelle des dernières avancées scientifiques sur Barrières apoplastiques qui rassemblera 30 équipes de recherche, dont 25 étrangères (Allemagne, Angleterre, Autriche, Canada, Chine, Danemark, Ecosse, Espagne, France, Israël, Luxembourg, Portugal, USA, Suisse), du 2 au 4 septembre 2015 à la Cité des Congrès de Nantes.

Un exemple de l’effet Lotus

L’objectif de ce colloque, organisé par l’unité de recherche BIA (Inra Angers-Nantes), est de présenter les résultats les plus récents dans le domaine des barrières apoplastiques. Les barrières apoplastiques (interface entre la plante et son environnement) regroupent un ensemble complexe de structures hydrophobes (« effet Lotus ») qui recouvre les organes (feuilles, tiges, racines, fruits, graines, etc…) des plantes et les protègent des agressions environnementales (bactéries, virus, polluants atmosphériques, stress chaud ou froid, dessiccation, etc...). Ces barrières sont également essentielles dans le développement des plantes (taille, forme), le transport des nutriments (vaisseaux conducteurs) et servent de niche (écosystème) à des microorganismes qui peuvent empêcher le développement de pathogènes pour les plantes comme pour l’Homme. Enfin ces barrières se retrouvent dans de nombreux déchets générés par l’agro-industrie (notamment les industries de transformation des fruits et des céréales) et constituent potentiellement une source de biomolécules originales pour la chimie, la pharmacie et la cosmétique. Les recherches menées dans les domaines de la structure, de la biosynthèse, des propriétés et de la valorisation de ces barrières hydrophobes doivent permettre à terme d’adapter les plantes cultivées aux changements climatiques et de développer une agriculture et une industrie alimentaire respectueuses de l’environnement et de la santé des consommateurs. PADIBA sera l’occasion unique de présenter les dernières avancées de ces recherches et de promouvoir les interactions entre chercheurs issus de différentes disciplines scientifiques. A noter : Une thématique émergente, Un public international (80 % d’étrangers) ü 27 % de jeunes scientifiques (doctorants et post-doctorants) Un suivi du colloque sur twitter : @PADIBA2015 Séance d’ouverture : mercredi 2 septembre à 10h Didier MARION, Unité BIA (centre Inra Angers-Nantes)

 

INRA

Institut National de la Recherche Agronomique Membre fondateur

 

 LA FORMATION DES MAITRES

 

Des professeurs lorrains vivent la science pour mieux l’enseigner

16 enseignants de physique-chimie issus de collèges et lycées lorrains ont participé à "Nanotechnologie : petite échelle et grand essor", une formation proposée par la Maison pour la science en Lorraine et l'Institut Jean Lamour. Finalité : apprendre à promouvoir la science auprès des jeunes et à diffuser la démarche d'investigation. Témoignages.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"Quand on enseigne les sciences, on doit essayer d'être à la page." Professeur de physique-chimie au collège Vauban de Longwy (54), Pascal Borruto est l'un des 16 enseignants lorrains à avoir suivi la formation "Nanotechnologie : petite échelle et grand essor". Conçue par l'Institut Jean Lamour (IJL) en collaboration avec la Maison pour la science en Lorraine, cette formation de 12 heures est destinée à " mettre à jour ses connaissances et à se construire une représentation actualisée de la recherche scientifique contemporaine " explique Hamid M'Jahed, ingénieur à l'IJL. "Elle permet de mieux maîtriser des domaines innovants qui évoluent à une vitesse vertigineuse et que nos élèves vont appréhender dans dix ans" ajoute Pascal Borruto. Les 11 et 12 mai, à la faculté des sciences et technologies de Vandœuvre-lès-Nancy, il a tout d'abord assisté à des conférences sur l'état de l'art des nanotechnologies, leurs applications industrielles, leur "développement responsable" et les recherches menées à l'IJL dans ce domaine. Il a ensuite enfilé sa blouse blanche pour une visite du laboratoire et des ateliers animés par des chercheurs et des ingénieurs.

 

"Ça nous change de nos tubes à essais !"

 

"Les enseignants sont mis dans la peau de leurs élèves, explique Hamid M'Jahed. Nous leur demandons de suivre la démarche d'investigation qu'ils appliquent en classe : observation, formulation d'une problématique et d'hypothèses, réalisation de protocoles…" Par groupe de quatre, au sein du bâtiment ATELA*, ils ont par exemple observé des feuilles de tulipes au microscope à force atomique pour mieux comprendre "l'effet lotus", le phénomène de la goutte d'eau qui perle sur la surface d'une feuille super hydrophobe. Ils se sont aussi intéressés aux effets liés à la réduction de la taille d'un composant comme ceux utilisés dans les smartphones et ont participé, en salle blanche, à la "synthèse de nanostructures responsables de la super hydrophobie de surfaces synthétiques bioinspirées". "Ça nous change de nos tubes à essais !" s'amuse Pascal Borruto après avoir pris connaissance du Tube sous ultravide de 70 mètres de long en cours d'installation sur le campus ARTEM. "La plupart sont époustouflés de découvrir l'ampleur des recherches qui se déroulent à côté de chez eux, note Hamid M'Jahed. Notre métier de chercheur est de comprendre les phénomènes mais aussi de les rendre accessibles. Il ne faut pas oublier que dans quelques années nous retrouverons certains de leurs élèves dans nos laboratoires".

 

"Les chercheurs ont plaisir à partager leurs savoirs et leur passion pour la science, témoigne Pascal Borruto. Après des discussions autour de nos pratiques pédagogiques, on se rend aussi mieux compte de la nécessité d'aiguiser la curiosité et d'encourager le questionnement pour introduire des thématiques complexes dans notre enseignement ". Le professeur a déjà reproduit l'expérience de "l'effet lotus" avec des élèves de 3e dans le cadre du club scientifique qu'il anime dans son établissement. Il envisage également d'aborder les nanotechnologies autour de sujets comme la thérapie génique ou le fonctionnement des écrans tactiles.

 

 

Ce dernier article nous permet de remercier les enseignants qui nous ont encadré Mesdames Hivert, Petitfrère, Seray,  ainsi que les laborantines qui nous ont permis de réaliser nos experiences dans les meilleures conditions …...