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Super-hydrophobie et biomimétisme

T.P.E. sur le biomimétisme dans le cas particulier de la super-hydrophobie. Comment l'Homme est-il parvenu à reproduire la super-hydrophobie ? Réalisation : Maria Militaru, Karl Lubbos, Alexis Petiteau et Pierrot Autret, élèves au Lycée Clemenceau
by

Alexis PETITEAU

on 6 March 2017

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Transcript of Super-hydrophobie et biomimétisme

Super-hydrophobie et biomimétisme
Comment l'Homme est-il parvenu à reproduire artificiellement la super-hydrophobie ?
Angle de contact et mouillabilité
<- Angle de contact d'une goutte sur un corps solide.
Différents angles de contact -> de gouttes sur une surface.
La super-hydrophobie
=> La super-hydrophobie est un phénomène physico-chimique
<- Schéma illustrant le phénomène de super-hydrophobie
L'hydrophobie
Angle de contact d'une goutte d'eau sur une surface hydrophobe ->
=> L'hydrophobie est un phénomène uniquement chimique
II. Explication des phénomènes d'hydrophobie et de super-hydrophobie
Matière et forme
?
Lois et modèles
III. Imitation et utilisations par l'Homme
I. La super-hydrophobie dans la nature
Chez les végétaux
Chez les arthropodes
Chez les oiseaux
<- Observations de la surface d'une feuille de lotus au M.E.B. à différentes échelles.
Nos expériences
Expérience 1
Expérience 3
-> La tension superficielle de l'eau ne joue pas de rôle dans l'hydrophobie
-> La super-hydrophobie utilise la tension superficielle
Schéma de Lewis d'une molécule d'eau
Sans tensioactif
Avec tensioactif
Loi de Young-Dupré
Modèle et loi de Wenzel
Modèle et loi Cassie-Baxter
Comment expliquer la super-hydrophobie des feuilles de lotus ?
Gouttes d'eau à la surface d'une feuille de lotus sacré
Quels avantages pour le lotus ?
Le lotus sacré
Comportement d'une goutte d'eau sur une surface non hydrophobe et super-hydrophobe.
Expérience 9 :
Mise en évidence des propriétés autonettoyantes d'une surface super-hydrophobe
Expérience 5 : autres exemples
Comment les pattes du gerris lui permettent-elles de se déplacer sur l'eau ?
Quels avantages pour le canard ?
Pourquoi les plumes de canard sont-elles super-hydrophobes ?
Le canard
Echelle microscopique ->
Echelle nanoscopique ->
Expérience 8
<- Photographie d'une goutte d'eau sur une plume de canard.
0,63 g
0,62 g !
Expérience 2
Le liquide vaisselle est donc un tensioactif
Sans liquide vaisselle
Avec liquide vaisselle
Sans liquide vaisselle
Avec liquide vaisselle
Double structure de la surface d'une feuille de lotus ->
L'effet lotus en vidéo
Le gerris
<- Dessin d'un gerris
Observation d'une patte de gerris au M.E.B.
Vidéo montrant un gerris se déplaçant sur l'eau
Photographie d'un caneton dans l'eau
Angle de contact d'une goutte d'eau -> sur une surface super-hydrophobe
Schéma du système pris en compte dans la loi de Young-Dupré
Des techniques améliorables ...
Dans le bâtiment
Dans l'industrie textile
Dans l'électronique
Dans l'industrie automobile
Plusieurs techniques pour recréer la super-hydrophobie
Inconvénients :

- des traitements parfois polluants

- usure avec le temps

- des techniques coûteuses

- difficulté de traitement de grandes surfaces
Des innovations
Observer
Innover
Comprendre
Biomimétisme
Un costume traité ne craint pas la boue
Traitements chimiques
Avec un laser femtoseconde
StoLotusan
L'épiaire de Byzance
La sauge
Un mur traité est
auto-nettoyant
Différentes structures de ZnO sur un substrat de verre
Traitements par gravure laser ou photolithographiques
... Mais qui offrent de nombreuses exploitations
Un composant traité évite des dysfonctionnements
Une carrosserie traitée nettement moins salissante
Et dans bien d'autres secteurs ...
-> Deux moyens de gravure laser
Imitation
Utilisations
Molécule de dioxyde de carbone
Polarité des molécules
« La nature a plusieurs millions d’années de recherche et développement d’avance sur nous. » - Janine Benyus -
Conclusion
Observer
Innover
Comprendre
Biomimétisme
Questions probables
- Photolithographie 2
- innovations +
- exemples nature
- lois explications
- tension superficielle
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