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Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft
Lerchenfeldstrasse 5, CH-9014 Saint-Gall
Tél. +41 (0) 71 278 02 04, [email protected]
www.swissnanocube.ch.
Plate-forme éducative sur les micro- et nanotechnologies, pour les écoles professionnelles, les écoles d'enseignement secondaire et les établissements supérieurs spécialisés
Le Lotus-Effekt®
Septembre 2014
© 2014 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Surfaces autonettoyantes: Copié sur la Nature
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Source: Swiss Nano-Cube
Surfaces nanostructurées aux propriétés autonettoyantes
Des informations détaillées sur ce thème figurent dans les instructions d'expérimentation de l'effet lotus.
© 2014 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Table des matières
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Introduction
Fondements théoriques
Liaisons intermoléculaires
Tension superficielle
Hydrophobie et effet hydrophobe
La feuille de lotus (I): structure superficielle
La feuille de lotus (II): angle de contact
Le Lotus-Effekt® artificiel
Objectifs pédagogiques:
© 2014 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Introduction
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Vidéo: Lotusan: Utilisation technique de l'effet lotus
www.sto.de
Vidéo sur Lotusan
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Fondements théoriques
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Liaisons intermoléculaires
Liaisons entre molécules (non covalentes!).
Responsables de l'ordre dans les solides et les liquides.
Dans les gaz, il n'existe pas de liaisons intermoléculaires.
Classement par force de liaison décroissante:
Liaisons intérieures (fortes).
Liaisons de Van der Waals (faibles).
Classement des liaisons de Van der Waals:
Liaisons dipôle-dipôle (fortes, celles des molécules d'eau par exemple)
Forces dispersives de London (faibles, celles des huiles par exemple).
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Fondements théoriques
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Tension superficielle
Source: Swiss Nano-Cube
Air (mélange gazeux)
Surface liant faiblement l'eau
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Fondements théoriques
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Hydrophobie et effet hydrophobe
Hydrophobe: Terme grec signifiant qui repousse l'eau.
En chimie: L'hydrophobie signifie une faible aptitude à lier l'eau (par exemple les huiles, graisses, cires).
Effet hydrophobe:
Il se produit lorsque des molécules hydrophobes se trouvent dans l'eau.
Les liaisons dipôle-dipôle entre molécules d'eau sont préférées aux forces dispersives faibles de London.
Les molécules d'eau cherchent à former le plus grand nombre possible de liaisons dipôle-dipôle entre elles.
Réduction de la surface de liaison avec les molécules hydrophobes avec lesquelles les molécules d'eau ne peuvent former que des liaisons faibles.
Formation de «gouttes d'huile» dans l'eau.
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Fondements théoriques
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La feuille de lotus (I): Structure superficielle
Source: Swiss Nano-Cube
Superhydrophobie: Hydrophobie + surface de contact réduite
Très faible adhérence contre la surface
Papilles
Cristaux de cire épicuticulaires
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Fondements théoriques
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La feuille de lotus (I): angle de contact
Source: Swiss Nano-Cube
© 2014 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Fondements théoriques
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Le Lotus-Effekt® artificiel (I)
Le Lotus-Effekt® désigne la propriété autonettoyante d'une surface.
Dans ce contexte, «propriété autonettoyante» signifie que l'eau suffit pour nettoyer et que d'autres substances sont superflues.
Cet effet n'est pas limité au lotus et il est possible de l'obtenir artificiellement.
Dans ce cas, on rend artificiellement rugueuses les surfaces à traiter de sorte que leur couche la plus à l'extérieur présente, comme les feuilles de lotus, une structure «collinaire» dans la plage nanométrique.
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Fondements théoriques
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Le Lotus-Effekt® artificiel (II)
Le procédé sol-gel est un procédé permettant de fabriquer artificiellement une surface superhydrophobe.
Matériau de départ: Nanoparticules de dioxyde de silicium présentant des chaînes latérales hydrophobes dans une dispersion stable.
Le retrait progressif de la substance dispersive entraîne la formation d'un gel qu'il est possible d'appliquer sur des surfaces.
Après que le reste du solvant s'est évaporé, il ne reste plus qu'un revêtement superficiel rugueux et hydrophobe.
Source: Swiss Nano-Cube
© 2014 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen
Objectifs pédagogiques
Comprendre l'effet hydrophobe et expliquer pourquoi l'hydrophobie n'est pas identique au rejet de l'eau.
Comprendre en quoi consistent les propriétés particulières du lotus.
Pouvoir décrire le procédé sol-gel. Pouvoir expliquer ce que signifie la superhydrophobie.
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