Les chercheurs de l'Université de Warwick peuvent maintenant expliquer pourquoi certaines gouttelettes d'eau rebondissent comme un ballon de plage sur les surfaces, sans jamais les toucher. Désormais, la conception et l'ingénierie des futures technologies de gouttelettes peuvent être rendues plus précises et plus efficaces.

Collisions entre gouttes de liquide et surfaces, ou d'autres gouttes, arriver tout le temps. Par exemple, les petites gouttes d'eau dans les nuages ​​se heurtent les unes aux autres pour former des gouttes plus grosses, qui peut éventuellement tomber et impacter un solide, comme le pare-brise de votre voiture.

Les gouttes peuvent se comporter différemment après le point de collision, certains font sensation, certains enduisent proprement la surface, et certains peuvent même rebondir comme un ballon de plage.

Dans l'article, publié aujourd'hui dans Lettres d'examen physique , des chercheurs de l'Université de Warwick ont ​​trouvé une explication aux observations expérimentales selon lesquelles certaines gouttelettes rebondissent.

Remarquablement, le sort de la goutte est déterminé par le comportement d'un minuscule coussin d'air dont la hauteur peut atteindre l'échelle du nanomètre. Pour avoir une idée de l'échelle, pensez à quelque chose de la taille de la lune rebondissant sur un trampoline de jardin.

Même si la surface est parfaitement lisse, comme dans des conditions de laboratoire, une affinité entre les molécules de goutte et les molécules de paroi (appelée attraction de van der Waals), signifiera que dans la plupart des cas, la goutte sera pincée sur la surface, l'empêchant de rebondir.

La recherche révèle, grâce à des simulations numériques très détaillées, que pour qu'une gouttelette rebondisse, la vitesse de collision doit être juste. Trop vite, et l'élan de la goutte aplatit trop finement le coussin d'air. Trop lent, et cela donne à l'attraction van der Waals le temps de s'installer. A la vitesse parfaite, bien que, la goutte peut effectuer un rebond net, comme un sauteur en hauteur qui vient de franchir la barre.

Le professeur Duncan Lockerby de la School of Engineering de l'Université de Warwick commente :

"La collision par chute fait partie intégrante de la technologie sur laquelle nous comptons aujourd'hui, par exemple, dans l'impression à jet d'encre et les moteurs à combustion interne. Mieux comprendre ce qui arrive aux gouttelettes en collision peut également aider au développement de technologies émergentes, comme l'impression 3D en métal, car leur précision et leur efficacité dépendront en fin de compte de ce qu'il adviendra des gouttes après la collision."

Le Dr James Sprittles du Mathematics Institute de l'Université de Warwick ajoute :

" Surtout, le coussin d'air est si fin que les molécules ne se croiseront souvent jamais en le traversant, semblable au vide de l'espace extra-atmosphérique, et les théories conventionnelles ne tiennent pas compte de cela. La nouvelle approche de modélisation que nous avons développée aura désormais des applications aux phénomènes basés sur les gouttelettes, allant de la physique des nuages ​​pour la science du climat au refroidissement par pulvérisation pour l'électronique de nouvelle génération. »