Les surfaces superhydrophobes sont en fait des surfaces à revêtement nanométrique comme celle du Lotus. Un revêtement nanométrique est caractérisé par sa rugosité, on dit que c'est une rugosité nanométrique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Création de texture de surface hydrophobe :

 

Etude de la cire :

       Chimiquement, la cire est un ester* de l'éthylène glycol et de deux acides gras, ou un monoester d'acide gras et d'alcool à longues chaînes. Le terme de cire a longtemps fait référence à la cire d'abeille, substance sécrétée par les abeilles pour construire les rayons de leur ruche.

      Plus généralement, une cire est une substance dont les propriétés sont similaires à celles de la cire d'abeille. Ces propriétés sont notamment l'hydrophobie car la cire est insoluble dans l'eau car elle est très peu polaire.

L'hypothèse était donc de déterminer si le revêtement de surface majorait l'effet lotus.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Etude de la suie :

 Création d'une surface hydrophobe avec de la suie

     Nous avons tésté l'hydrophobie d'un verre polaire, la goutte s'étale normalement, la surface n'est donc pas hydrophobe.

     Nous avons ensuite réalisé la même experience apres avoir recouvert le verre d'une épaisse couche de suie a l'aide d'une flamme.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Explications scientifiques

 

Le modèle de Wenzel :

Deux hypothèses furent étudiées pour comprendre la super-hydrophobie.
En 1936, un ingénieur nommé Wenzel affirme que lorsque l’on pose une goutte sur une surface, elle s’empale sur son support.
D’après Wenzel, la goutte épouse parfaitement le relief de la surface. La rugosité est donc imprégnée et le mouillage est partiel. Dans certains cas, l’eau peut ne mouiller que peu la surface, mais il est rare que l'angle de contact  dépasse 120°. Ce modèle concerne principalement les surfaces peu rugueuses, c’est-à-dire présentant une faible densité d’aspérités, et modérément hydrophobes.

Cette hypotèse fut vérifiée sur les feuilles de chou ou de géranium par exemple mais ne permettait pas un angle de contact supérieur a 70°.

 

 

 

             
 

 

 

 

 

C'est suite a cela qu'en 1944 Cassie metta en place une autre hypotèse contredisant celle de wenzel.

 

Le modèle de Cassie (Ou effet fakir) :

La loi de Cassie-Baxter indique qu'une surface possédant un angle de contact supérieur à 150° est superhydrophobe, l'eau n'y adhère pas. Cet effet est aussi appelé effet « fakir ». Si l'eau n'y adhère pas c'est parce qu' elle n’est pas retenue par les aspérités de la surface. Mais si ces dernières ne sont pas assez nombreuses, la goutte s’empalera sur son support et on aura le modèle de Wenzel.

La relation de Cassie est :

θc : l'angle de contact
γ1 : aire du substrat*
θ1 : l'angle de contact du substrat*

 

 

     

Dans la formule de la loi de Cassie,γ1 représente la surface du milieu solide en contact avec l'eau. Plus il est petit, plus le résultat ( cos ) est petit. Plus le cosinus est petit, plus l'angle est grand.

 

       

          Les deux modèles sont favorisés par la rugosité plus ou moins importante du solide. En effet, pour un matériau avec une rugosité faible et donc moyennement hydrophobe, le modèle de Wenzel est plus satisfaisant que celui de Cassie-Baxter. Ceci est dû au fait que l’énergie associée à l’interface solide-liquide est peu élevée contrairement à celle associée aux poches d’air présentes sous la goutte d’eau dans le modèle de Cassie-Baxter.

Ainsi le modèle de Wenzel est utilisé dans la plupart des matériaux hydrophobes créés artificiellement car ce seront la plupart du temps des structures simples, peu rugueuses. En revanche, pour un solide très rugueux et donc très hydrophobe, c’est le modèle de Cassie-Baxter qui convient le mieux car il devient énergétiquement plus favorable de créer des poches d’air. C’est le cas de la plupart des matériaux super-hydrophobes présents dans la nature en raison d’un emboîtement de structures rugueuses qui rendent ces matériaux très rugueux.

 

 

 

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