Le document présente une plateforme éducative dédiée aux micro- et nanotechnologies, expliquant le phénomène d'autonettoyage inspiré par la feuille de lotus, connu sous le nom de 'lotus-effekt®'. Il détaille les bases théoriques liées aux liaisons intermoléculaires, à l'hydrophobie et aux propriétés de surface, ainsi que les méthodes pour reproduire artificiellement cet effet par des procédés tels que le sol-gel. Les objectifs pédagogiques incluent la compréhension de l'hydrophobie, des caractéristiques de la feuille de lotus, et des processus associés à la superhydrophobie.

1. 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®
Date: 1er avril 2011
Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft
Lerchenfeldstrasse 5, CH-9014 Saint-Gall
Tél. +41 (0) 71 274 72 66, info@swissnanocube.ch
www.swissnanocube.ch.

2. Surfaces autonettoyantes: Copié sur la Nature
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.
© 2011 - Swiss Nano-Cube/Die Innovationsgesellschaft St. Gallen 2

3. Table des matières
 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:
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4. Introduction
Vidéo: Lotusan: Utilisation technique de l'effet lotus
Vidéo sur Lotusan
www.sto.de
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5. Fondements théoriques
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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6. Fondements théoriques
Tension superficielle
Air (mélange gazeux)
Surface liant faiblement l'eau
Source: Swiss Nano-Cube
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7. Fondements théoriques
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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8. Fondements théoriques
La feuille de lotus (I): Structure superficielle
Cristaux de cire épicuticulaires
Papilles
Source: Swiss Nano-Cube
Superhydrophobie: Hydrophobie + surface de contact réduite
Très faible adhérence contre la surface
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9. Fondements théoriques
La feuille de lotus (I): angle de contact
Source: Swiss Nano-Cube
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10. Fondements théoriques
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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11. Fondements théoriques
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
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12. 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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