Les gouttes enrobées
Résumé
We created “liquid marbles” which are liquid drops coated with a hydrophobic powder. The powder stays at the surface of the drop and isolates it from the solid substrate which leads to pure non-wetting. We studied the laws of “contact” of such soft marbles on a solid (small liquid marbles are nearly perfectly spherical), and described the dissipation processes associated with their motion. For example, we put the liquid marble in rotation on an inclined plane: at low slope, small viscous drops go faster than bigger ones which show an unusual dissipation process. At large speeds, the drops take remarkable shapes as 2-lobes shape, disks or wheels. We also studied the robustness of these liquid marbles, looking, for example, at their bouncing properties. As an application of this findings, we did (at the lab scale) artificial tektites (stones resulting from the impact of meteorites in earth). We used molten tin to simulate a rotation fluid solidifying with time, and tried to characterise their shapes. We were finally interested in another kind of “non-wetting” by putting an air bubble in a viscous liquid under a slightly inclined plane wetted by the liquid. We found that the viscous dissipation occur mainly near the lubrication film in a zone called “dynamic meniscus” for the biggest drops, which fixes the creeping velocity of these bubbles.
Nous montrons comment réaliser des « gouttes enrobées », qui sont des gouttes de liquide recouvertes d'une poudre hydrophobe qui se fixe à leur surface. Le liquide est ainsi isolé totalement du substrat solide ce qui conduit à du non-mouillage parfait. Nous avons étudié les lois de « contact » entre ces billes molles et leur substrat (les petites gouttes sont presque parfaitement sphériques), et nous avons décrit les processus de dissipation associés aux mouvements. Par exemple, déposées sur un plan faiblement incliné, les petites gouttes visqueuses dévalent plus vite que les grosses ce qui montre une loi de dissipation inhabituelle. À grande vitesse, les gouttes adoptent des formes remarquables (formes à 2 lobes, disques, formes biconcaves, roues), qui correspondent à l'équilibre entre la force centrifuge et le rappel capillaire. Nous avons étudié les transformations intervenant entre ces différentes configurations. Nous avons aussi étudié la robustesse de ces objets en observant par exemple leurs propriétés de rebond. Dans la continuité de ces résultats, nous avons créé (à l'échelle du laboratoire) des tectites artificielles (pierres résultant de l'impact de météorites sur la Terre). Nous utilisons de l'étain fondu pour reproduire un fluide en rotation qui se solidifie. Nous nous sommes enfin intéressés à un autre cas de « non-mouillage » qui consiste à placer une bulle d'air dans un liquide visqueux sous un plan légèrement incliné, totalement mouillé par le liquide. Nous avons ainsi montré que pour les grosses bulles la dissipation visqueuse intervient principalement dans une zone appelée « ménisque dynamique », ce qui fixe la vitesse de remontée de ces bulles.