Lorsqu’une surface est mouillée, la composition du liquide joue un rôle dans le processus de mouillage. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la dynamique et l’auto-organisation (MPI-DS) ont découvert que la séparation de phase dans le liquide de mouillage affecte directement la dynamique de propagation. Leurs découvertes peuvent éclairer la recherche dans diverses applications, notamment l’ingénierie tissulaire, la biologie et la fabrication de semi-conducteurs. L’étude vient d’être publiée dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.
Lors de la séparation des phases, les mélanges liquides de plusieurs composants se transforment en une émulsion, un effet communément connu de la liqueur grecque Ouzo, qui pâlit lorsque de l’eau est ajoutée. De plus, ce processus se produit dans de nombreux autres contextes différents, tels que la formation de nuages dans le ciel ou la condensation biomoléculaire dans les cellules biologiques. Habituellement, la séparation de phases nécessite un contact avec des particules solides car le mouillage de leurs surfaces réduit l’énergie requise.
Les chercheurs du MPI-DS autour de Stefan Karpitschka ont maintenant découvert que non seulement le mouillage entraîne la séparation des phases, mais également la séparation des phases. Habituellement, les forces classiques telles que la gravité ou la capillarité provoquent la propagation du liquide. Cependant, la séparation de phases entraîne également activement le mouillage de la surface, parfois même beaucoup plus rapidement. « Cela permet techniquement de manipuler des films minces de liquides complexes sur des surfaces, par exemple lors de processus de fabrication impliquant le changement de phase », explique Stefan Karpitschka, chef de groupe au MPI-DS.
La séparation de phase affecte l’étalement du liquide
Pour révéler l’impact de la séparation des phases sur l’étalement des liquides, les chercheurs ont étudié des gouttelettes de mélanges liquides sur des surfaces solides. Youchuang Chao, auteur principal de l’étude, décrit les principaux résultats : « Nous avons observé un phénomène d’étalement inattendu par rapport aux lois d’étalement bien établies pour les liquides à un seul composant. La séparation de phase se produit près du bord de la gouttelette, ce qui permet de diriger les composants liquides à ce domaine spécifique, contrôlant ainsi les processus chimiques. » Ces nouvelles découvertes mettent en évidence le fort couplage entre le mouillage dynamique et la séparation de phase, même à l’échelle moléculaire.
Les nouvelles connaissances de l’étude pourraient ainsi permettre de développer de nouvelles stratégies de traitement de surface. Celles-ci incluent la récupération d’huile à partir de surfaces ainsi que des applications dans la fabrication dans l’industrie des micropuces et des semi-conducteurs.
Plus d’information:
Youchuang Chao et al, Comment la séparation de phases liquide-liquide induit un étalement actif, Actes de l’Académie nationale des sciences (2022). DOI : 10.1073/pnas.2203510119