Impacts de gouttes sur coussins d'air : surfaces super-hydrophobes, chaudes ou mobiles

Drop impacts on air cushions : super-hydrophobic, hot or moving surfaces

• Auteur / Autrice : Henri Lastakowski
• Direction : Christophe Ybert, Anne-Laure Biance, Christophe Pirat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 17/12/2013
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : Physique et Astrophysique de Lyon (PHAST)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Lumière Matière
• Jury : Président / Présidente : Luc Petit
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Noblin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Josserand, Laurent Limat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Interfaces (sciences physiques)

Frottement

Impact

Gouttes

Mots clés libres

Gouttes

Impacts

Friction

Écoulements aux interfaces

Caléfaction

Surfaces super-hydrophobes

Drops

Impacts

Friction

Interfacial flows

Leidenfrost effect

Superhydrophobic surfaces

Résumé

Cette thèse concerne l'étude de la dynamique d'impacts de gouttes, dans des situations de friction réduite entre le substrat solide et la goutte liquide. Cette diminution de friction s'est faite au moyen d'un film d'air inséré entre le liquide et le solide. Il existe plusieurs stratégies permettant l'existence de ce film d'air : la première est d'utiliser le phénomène de caléfaction, ou effet Leidenfrost : un liquide approché d'une surface chauffée au delà d'une température critique s'évapore suffisamment rapidement pour pouvoir léviter sur sa propre vapeur, et ainsi être isolé de la surface solide. Dans certaines conditions, les surfaces super-hydrophobes micro-texturées permettent au liquide de rester dans un état "fakir", c'est à dire de n'être en contact qu'avec le sommet de micro-piliers, le reste du liquide demeurant au dessus d'un coussin d'air. Enfin, il a également été constaté que l'écoulement d'air engendré par le mouvement d'une surface solide peut induire une force de portance sur une goutte, et ainsi lui permettre de léviter au dessus de cette surface

In this thesis we study the dynamic of drop impacts, in situations of low friction between the liquid and the solid surface. This low friction can be obtained thanks to an air cushion trapped between the liquid and the solid, which can be achieved by several ways. The first one is the Leidenfrost effect : when a liquid is moved close to a hot surface, the evaparation rate can be sufficient make liquid levitate on its own vapour. In certain conditions, onto micro-patterned super-hydrophobic surfaces, a drop can be in a "fakir" state, which means that the contact is limited to the top of micro-pillars, the rest of the liquid is at the top of an air cushion. Finally, we also observed that the air flow due to a moving surface can generate a lift force which can permit the levitation of the drop