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Paris, 9 décembre 2004

Comment se forment les paquets de poils mouillés ?

Des chercheurs du CNRS et de l'ESPCI(1) ont étudié le mécanisme d'agrégation des poils mouillés en paquets et le nombre de poils par paquets. Leurs travaux, publiés dans la revue Nature du 9 décembre, s'appliquent à la fabrication de nombreux systèmes miniatures comportant des picots flexibles : les revêtements anti-pluie, qui imitent les feuilles de plantes hydrophobes, ou encore les adhésifs biomimétiques, qui fonctionnent comme les pattes poilues des coléoptères. Ces systèmes doivent être conçus pour éviter l'agrégation des picots, lorsque les solvants employés dans leur fabrication s'évaporent.

Le pelage d'un chien qui sort de l'eau forme des touffes. Combien y a-t-il de poils dans chaque touffe? Environ 50, pour des poils de 2 centimètres de longueur, répondent José Bico(2), Benoît Roman(2), Loïc Moulin(2) et Arezki Boudaoud(3), auteurs de l'article de Nature.

L'agrégation des poils dépend d'un équilibre entre les forces capillaires et l'élasticité des poils. Les premières, exercées par le liquide emprisonné entre les poils, tendent à les coller entre eux. Plus ils sont longs et flexibles, plus ils peuvent se déformer pour se coller. 

Afin d'étudier ce phénomène, les chercheurs ont utilisé des brosses constituées de lamelles flexibles régulièrement espacées. En les mouillant, ils ont observé une cascade de collages conduisant à des paquets de plus en plus gros et de moins en moins flexibles. Ils ont généralisé aux paquets la loi qui prédit le collage de deux poils et ils ont déterminé la statistique de répartition des poils par paquets.

Ce domaine de recherche intéresse les fabricants de micro-systèmes. Par exemple, les revêtements anti-pluie, constitués de tapis de nanotubes de carbone, sont parfois dégradés lors de l'évaporation du solvant : les nanotubes se collent entre eux. Grâce aux travaux de J. Bico et ses collègues, les industriels pourront ajuster l'élasticité et la longueur des nanotubes pour éviter leur agrégation. Dans ces revêtements anti-pluie, les gouttes d'eau sont trop grosses pour se faufiler entre les « poils » que sont les nanotubes : au lieu d'adhérer à la surface, elles roulent dessus, comme sur les « poils » microscopiques des feuilles de plantes hydrophobes. D'autres micro-systèmes dotés de picots flexibles sont concernés, tels les adhésifs biomimétiques, les accéléromètres utilisés dans les air-bags, les résonateurs mécaniques haute fréquence pour les télécommunications, les micro-pompes etc.

 


Poils mouillés

© CNRS - José Bico

Brosse utilisée par les chercheurs pour étudier la formation des paquets de lamelles.


Notes :

(1) École supérieure de physique et de chimie industrielle.
(2) Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes (CNRS/ESPCI)
(3) Laboratoire de physique statistique (CNRS/ENS/Paris 6 et 7).

Références :

Elastocapillary coalescence in wet hair, Nature, 9 décembre 2004, José Bico, Benoît Roman, Loïc Moulin, Arezki Boudaoud.

Contacts :

Contact chercheur :
José Bico
Tél : 01 40 79 47 19, Mél : jbico@pmmh.espci.fr

Contact presse :
Claire Le Poulennec
Tél : 01 44 96 49 88, Mél : claire.le-poulennec@cnrs-dir.fr

Contact département des Sciences physiques et mathématiques du CNRS :
Frédérique Laubenheimer
Tél : 01 44 96 42 63, Mél : frederique.laubenheimer@cnrs-dir.fr

Contact département des Sciences pour l'ingénieur du CNRS :
Helena Devillers
Tél : 01 44 96 42 32, Mél : helena.devillers@cnrs-dir.fr

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