Lors de votre prochaine promenade dans les bois, jetez un œil aux gouttelettes de rosée qui pendent des feuilles. Si vous voyez de l'humidité sur un cyprès ou un genévrier avec leurs feuilles bifurquées distinctes, vous verrez probablement ces gouttelettes d'eau défier les règles de la physique.

Inspiré par les grosses gouttelettes qui se forment sur une pointe de feuille ou un autre filament fin, une équipe de chercheurs de l'Utah State University, Université de Liège, La Belgique, et l'Université Brigham Young ont trouvé l'angle exact auquel une fibre courbée retient le plus de fluide. Leurs résultats ont été publiés le 15 mars dans le Royal Society of Chemistry's Matière molle , un journal de premier plan couvrant la physique, chimie et biologie.

Chercheur principal, le Dr Tadd Truscott, créateur du Splash Lab de renommée mondiale à l'USU, dit que l'étude offre un aperçu important dans le domaine de la dynamique des fluides.

"Pour la première fois, on peut identifier l'angle exact d'une fibre coudée qui retiendra le plus de fluide, ", a-t-il déclaré. "Cette recherche a de nombreuses applications industrielles, notamment la fabrication de médicaments ou le développement de technologies utilisant la microfluidique. Cela pourrait également être utile pour développer des filets de collecte de brouillard plus efficaces qui deviennent de plus en plus populaires dans les régions arides. Ou au contraire, cette recherche pourrait inspirer une conception de déshumidificateur plus efficace."

Truscott utilise l'analogie d'une toile d'araignée pour illustrer le concept de fibre courbée. Des gouttelettes d'eau se fixent aux fibres de la nappe à divers endroits, mais les plus grosses gouttes s'accumulent aux intersections des fibres qui forment des angles aigus. Le meilleur angle pour une grosse goutte :36 degrés.

"Après des tests expérimentaux, nous avons déterminé qu'une fibre courbée formant un angle de 36 degrés retient le plus d'eau, " Truscott a ajouté. " Ce montant est trois fois plus que ce qui peut être suspendu sur une fibre horizontale. "

Les chercheurs, y compris le Dr Zhao Pan de l'USU, Dr. Floriane Weyer et Dr. Nicolas Vandewalle de l'Université de Liège et Dr. William Pitt de BYU, testé leur théorie des fibres courbées à l'aide d'un appareil spécialement conçu. Drs. Weyer et Pan ont construit un cadre circulaire rigide et ont enfilé des fibres de nylon d'un côté à l'autre du cadre. Ensuite, ils ont attaché une fibre plus étroite au centre et ont tiré la fibre horizontale d'origine vers le haut, formant un v à l'envers. En faisant varier les emplacements de fixation des fibres, ils pourraient changer l'angle formé entre les deux moitiés de la fibre coudée.

Des liquides ont été appliqués sur le coin de la fibre à l'aide d'une micro-pipette. Le volume de la gouttelette augmentait progressivement jusqu'à ce que la gouttelette se détache de la fibre.

Truscott et ses collègues du Splash Lab ont utilisé la photographie à haute vitesse pour capturer l'ensemble du processus. Les images et autres détails ont ensuite été analysés et modélisés mathématiquement par Zhao Pan de l'USU avec l'aide de William Pitt de BYU.

Les chercheurs, bien sûr, ne sont pas les premiers à s'inspirer des gouttelettes dans la nature. L'ancien poète Tu Fu (712 - 770 après J. Jules Renard a écrit une observation similaire il y a environ 125 ans :« Quelques gouttes de rosée sur une toile d'araignée et voici une rivière de diamants. Truscott dit que l'étude des gouttelettes offre un lien entre la science et l'art.

"C'est la meilleure partie de notre laboratoire, " a-t-il dit. " Nous sommes des nerds de la science de différentes cultures, mais nous sommes tous passionnés de littérature et d'art."