Thèse : soutenance de Guillaume Dupeux

Propulsion et friction d’objets non mouillants

ESPCI ParisTech
Nous nous intéressons aux dynamiques spéciales engendrées par des objets non mouillants.
Sur un substrat recouvert de rainures asymétriques en dents de scie, un liquide ou
un solide en caléfaction est propulsé horizontalement. Les motifs rectifient l’écoulement de vapeur dans une direction privilégiée et le mobile est entrainé par viscosité. Sur un substrat lisse, si le solide est lui-même asymétrique, la répartition non homogène de masse incline la surface inférieure et avec elle la force de pression de l’écoulement de vapeur : sa composante horizontale met aussi l’objet en mouvement. Une goutte caléfiée entre deux plans parallèles montre également un comportement surprenant : au-delà d’un rayon critique, elle se déstabilise en formant un anneau qui s’agrandit et éclate en petits fragments.
La grande mobilité de ces objets pose la question de la friction qu’il subissent. Très faible sur une substrat lisse, on observe une dissipation inertielle dans l’air environnant et dans une couche limite liquide pour les gouttes. En revanche, sur un substrat crénelé, elle est fortement amplifiée par l’impact du liquide sur les textures. _ Pour terminer, nous nous intéressons à divers objets non mouillants naturels : l’argyronète aquatique et certaines plantes aquatiques superhydrophobes. Le premier est une araignée qui passe sa vie sous l’eau. Elle s’abrite dans une grande bulle d’air qu’elle crée en capturant, par un mouvement dynamique de son abdomen superhydrophobe et de ses pattes, de petites bulles à la surface de l’eau. Quant aux seconds, ils utilisent leurs surfaces non mouillantes pour survivre lors d’une immersion.