Les feuilles du lotus sacré sont autonettoyantes grâce à des bosses microscopiques hydrophobes.

Introduction

Plantes de lotus (Nelumbo nucifera) restent sans saleté, un avantage évident pour une plante aquatique vivant dans des habitats typiquement boueux, et ils le font sans utiliser de détergent ni dépenser d'énergie. La cuticule de la plante, comme celle des autres plantes, est constituée de lipides solubles enchâssés dans une matrice polyester – la cire – mais le degré de sa déperlance est extrême (superhydrophobe). Ceci est accompli grâce à la micro-topographie de leurs surfaces foliaires, qui, tout en montrant une variété de structures, partagent toutes un ensemble mathématique similaire de proportions associées à la superhydrophobicité.

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L'eau n'adhère pas bien aux feuilles de lotus, ce qui permet aux gouttelettes de s'attirer "en" elles-mêmes, ce qui les attire dans des sphères presque parfaites.  

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Cette image informatique de la surface de la feuille de lotus montre les microstructures de cristaux de cire qui aident à repousser l'eau. Les gouttelettes d'eau ramassent les particules de saleté et nettoient les feuilles lorsqu'elles roulent.

La stratégie

Les feuilles de lotus, par exemple, présentent un pliage étendu (c'est-à-dire des cellules épidermiques papilleuses) et des cristaux de cire épicuticulaires dépassant de la surface de la plante, ce qui donne une surface rugueuse à l'échelle microscopique. Comme l'eau et l'air adhèrent moins bien que l'eau et les solides, les surfaces rugueuses ont tendance à réduire la force d'adhérence sur les gouttelettes d'eau, car l'air emprisonné dans les espaces interstitiels de la surface rugueuse entraîne une réduction de la zone de contact liquide-solide. Cela permet à l'auto-attraction de la molécule polaire d'eau de s'exprimer plus complètement, l'amenant à former des sphères.

Zoomez sur une feuille de lotus

vignette vidéo

Dans ce film, regardez de près les minuscules nanostructures qui donnent à la feuille son comportement unique.

Les particules de saleté à la surface de la feuille adhèrent à ces gouttelettes, à la fois en raison de l'adhérence naturelle entre l'eau et les solides et parce que le contact avec la surface de la feuille est réduit de plus de 95 % par la microtopographie de la feuille. Le moindre angle à la surface de la feuille (par exemple, causé par une brise qui passe) fait alors rouler les boules d'eau en raison de la gravité, emportant avec elles les particules de saleté attachées et nettoyant la feuille sans utiliser de détergent ni dépenser d'énergie.

Le potentiel

Des finitions de surface inspirées du mécanisme d'auto-nettoyage des plantes de lotus et d'autres organismes (par exemple, de nombreux insectes à grandes ailes) ont maintenant été appliquées aux peintures, au verre, aux textiles, etc., réduisant ainsi le besoin de détergents chimiques et de main-d'œuvre coûteuse.

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Dernière mise à jour le 3 novembre 2020