Laboratoire Matière et Systèmes Complexes

Déformations élastocapillaires de fibres flexibles

Camille Duprat, laboratoire LadHyX, Ecole Polytechnique

Les milieux composés de fibres, tissés ou non, se retrouvent dans un grand nombre de secteurs d’activité et de milieux naturels. Dans de nombreux cas, l’élasticité des fibres est importante ; lorsque des milieux élastiques sont mouillés (ou séchés), les forces capillaires peuvent les déformer. Cette interaction liquide/structure, appelée élasto-capillarité, est présente, particulièrement à petite échelle, dans de nombreux procédés industriels et phénomènes naturels (filtres, textiles, forêt de micro-piliers, plumes d’oiseaux marins...).

Je considère l’interaction d’un brouillard de gouttes avec une rangée de fibres, en commençant par le cas modèle d’une goutte déposée sur deux fibres parallèles. Le liquide peut adopter plusieurs formes d’équilibre : il peut rester sous la forme d’une goutte compacte ou s’étaler sous la forme d’une longue colonne liquide. Lorsque les fibres sont flexibles, cette transition peut être forcée par la déformation des fibres. L’élasticité des fibres et le volume de liquide sont cruciaux ; on peut optimiser la quantité de liquide retenue en jouant sur l’élasticité ou l’arrangement des fibres, et augmenter la flexibilité permet de réduire le volume nécessaire à une bonne adhésion des fibres. Lorsque les fibres ne sont pas libres, la morphologie adoptée par le liquide peut être contrôlée en ajustant la tension au sein des fibres. Finalement, j’étudie la dynamique de séchage de ces systèmes et montre que la vitesse d’évaporation dépend fortement de la flexibilité du matériau.