Nous allons maintenant étudier l’effet d’un mouvement périodique des piliers sous l’effet d’un champ magnétique oscillant. Une étude préliminaire du démouillage dyna-mique nous a montré que le balayage d’un aimant sous une surface magnétique n’induit pas un déplacement sur une longue distance de la goutte d’eau sur la surface, lorsqu’elle est plane : le mouvement des piliers est trop symétrique pour avoir des séries d’accro-chage/décrochage de la ligne triple sur les piliers dans une direction donnée à chaque passage de l’aimant. De fait, la goutte d’eau est bien en mouvement tout en restant ac-crochée au sommet des piliers : elle bouge périodiquement à la même fréquence que le mouvement des piliers. Nous avons d’ailleurs mesuré et trouvé, pour une déflexion maxi-male des piliers de 8 µm, un décalage de la goutte de 8 µm, ce qui montre le parfait transfert de la déflexion des piliers vers le mouvement de la goutte. La goutte restant essentiellement statique, il est donc facile d’étudier sa cinétique de démouillage.
Dans cette étude, l’évaporation se produit alors qu’un aimant passe périodiquement sous la surface C-Syl 16 % (Figure 4.7), induisant une orientation périodique des piliers, comme observé sur la Figure 2.32 dans la section 2.7. La surface de l’aimant située à 2 mm des piliers est un carré de 1cm2, possède une amplitude de mouvement de 5cm et une vitesse de passage de 4cm/s. Les angles de contact sont mesurés tout au long de l’évapo-ration par un goniomètre sur le côté gauche de la goutte. Notre choix s’est porté sur la représentation d’un seul angle, afin d’observer plus facilement son évolution au cours de l’évaporation. Les images de la goutte sont prises toutes les 15 secondes, et ne coïncident pas avec une position particulière de l’aimant sous la surface.
L’évaporation d’une goutte sur la surface C-Syl (sans particules magnétiques, donc) a également été effectuée en guise de vérification avec le balayage de l’aimant sous la surface, où une évolution du mouillage identique à la situation sans champ a été observée. Les vibrations inhérentes au déplacement de l’aimant ne sont donc pas responsables des résultats observés.
Figure 4.7 – Observation des angles de contact pendant le démouillage sous champ magnétique oscillant.
Les valeurs d’angles de contact représentées sur la Figure 4.8 montrent d’une part l’angle de contact à gauche de la goutte pour l’étude de C-Syl 16 % et d’autre part, à titre comparatif, le résultat déjà présenté dans le chapitre précédent (section 3.1.2), qui est la moyenne des angles de contact à droite et à gauche de la goutte sur C-Syl (barre d’erreur représentant la différence entre les angles à gauche et à droite) sans champ.
Pour rappel, lors de l’évaporation sur la surface C-Syl, la valeur des angles de contact reste stable tout le long de l’évaporation en état Cassie puis chute vers V = 0,04 µL quand la goutte s’empale et passe de l’état Cassie à l’état Wenzel. Pour C-Syl 16 %, avec un champ magnétique oscillant, on observe une évolution de l’angle de contact similaire, où la valeur moyenne reste stable jusqu’à la transition vers l’état Wenzel. Cependant, la valeur du volume lors de la transition est bien plus importante que celle pour une surface
non-magnétique.
Figure 4.8 – Comparaison de l’angle de contact moyen de la goutte en fonction du volume de la goutte lors du démouillage de la surface C-Syl sans champ et C-Syl 16 % sous champ magnétique.
De plus, sur cette étude, comme la mesure est effectuée avec une fréquence importante pour C-Syl 16 % (toutes les 15 secondes, contre toutes les 100 secondes pour C-Syl), on peut observer une valeur de l’angle très variable : ceci est en partie due à l’imprécision de la mesure, mais aussi au mouvement de la goutte sur les piliers mouvants qui entraîne immanquablement une valeur d’angle de contact fluctuante.
De plus, on remarque des chutes rapides de l’angle de contact correspondant à des décrochages de la ligne triple. En effet, à chaque fois que la goutte atteint l’angle de recu-lée, dont la valeur sur cette surface est autour de 142°, une réorganisation de l’interface se produit via un dépiégeage de la ligne triple. La valeur de l’angle de contact redevient ensuite plus élevée (environ 160°) et une nouvelle diminution vers la valeur de l’angle de reculée induira un nouveau dépiégeage. Comme nous l’avons vu précédemment lors des études du mouillage avec un champ magnétique statique, la déflexion des piliers permet ici un démouillage précoce du côté de l’inclinaison de ces derniers.
qui va effectuer sa transition vers l’état Wenzel à un volume de goutte plus grand. Cette oscillation de goutte a d’ailleurs déjà été utilisée dans la littérature par Bormashenko et
al. [78–80] mais aussi par Chaudhury [123] en faisant vibrer la surface et donc la goutte pour induire une transition vers l’état Wenzel. Dans notre cas, l’amplitude de vibration est plus faible, mais cela permet tout de même d’induire une transition précoce. L’insta-bilité étant liée à la présence de défauts dans la surface, on voit que l’application d’un mouvement oscillant exacerbe l’effet de ces défauts.
Pour conclure cette partie, nous avons pu voir que le passage de l’aimant sous la sur-face magnétique ne provoquait pas de translation de la goutte, mais plutôt un mouvement de la goutte synchronisé avec celui des piliers car le mouvement est symétrique. Il serait intéressant par la suite de refaire cette étude avec un déplacement anisotrope des piliers ou un mouvement asymétrique (vitesse variable), afin de savoir si une translation de la goutte est possible dans ces conditions.
De plus, nous avons pu voir que l’oscillation de la goutte et la modulation de la géo-métrie de surface sous l’effet du champ magnétique permettait de hâter la transition vers l’état Wenzel de la goutte.
Enfin, il est possible, avec une fréquence d’acquisition d’images importante, d’observer des variations d’angle de contact importantes synonymes de décrochage de la ligne triple en suivant la chute puis la remontée de la valeur de l’angle de contact. Il est notable que ces variations (environ 20°) sont plus grandes que celles observées par Gauthier et
al. [102] sur des surfaces semblables (environ 5°), mais fixes. Afin de mieux comprendre cette différence, nous allons examiner directement le comportement de la ligne triple lors de l’application du mouvement oscillant.