Physique statistique

Les surfaces super-hydrophobes
Qu’il s’agisse de limiter la buée, le givre ou le dépôt de salissures, nombreuses sont les situations pratiques où l’on cherche à empêcher les gouttes d’adhérer à leur support. La seule nature chimique des surfaces est, à cet effet, impuissante, et nous décrivons ici quelques stratégies permettant de réaliser des substrats dits super-hydrophobes, presque parfaitement non-mouillants. Une meilleure compréhension des mécanismes de la super-hydrophobie, couplée à l’investigation des dynamiques très inhabituelles qui en résultent, devrait à terme déboucher sur de nouveaux matériaux aux propriétés étonnantes.

De l’hydrophobie à la super-hydrophobie

U

n certain nombre de matériaux, comme les cires ou le téflon, sont hydrophobes : des gouttes d’eau posées sur ces surfaces les rejoignent avec un angle de contact (voir l’encadré 1) supérieur à 90°, et souvent compris entre 100 et 120°. La distinction hydrophile/hydrophobe est particulièrement justifiée si l’on s’intéresse à l’imprégnation d’un matériau poreux : mis en contact avec un liquide, seuls les matériaux poreux hydrophiles seront envahis par celui-ci. C’est pour cela que l’on cire les planchers : mis au contact de l’eau, le bois ciré ne la boira plus. L’angle de contact lui-même est une quantité souvent mal définie : pour un système donné, on observe en général toute une plage d’angles possibles. Cet effet, appelé hystérésis de l’angle de contact (encadré 1), est responsable de l’accrochage des gouttes sur les vitres ou les pare-brise ; si sa cause est connue (il est lié à la présence de défauts physiques ou chimiques à la surface du solide), on ne sait pas en général prédire quantitativement sa valeur, pour une surface d’une défectuosité donnée. Or dans bien des applications pratiques on cherchera à réaliser des matériaux non-adhésifs pour l’eau. On peut y parvenir par deux moyens différents : soit en supprimant l’hystérésis, soit en réduisant le