Drainage de nanopores hydrophobes

Ludivine Guillemot (équipe Liquides aux Interfaces), Thierry Biben (équipe MMCI) et Elisabeth Charlaix (depuis peu au LIPhy, Grenoble) ont publié un article intitulé Activated drying in hydrophobic nanopores and the line tension of water dans la revue PNAS, en collaboration avec A. Galarneau (Institut Charles Gerhardt, Montpellier) et G. Vigier (MATEIS, INSA Lyon).

La dynamique lente de l'évaporation de l'eau dans des cavités hydrophobes a été étudiée à l'aide de silices nanoporeuses modèles greffées d’octylsilanes. L'eau liquide pénètre dans les nanopores cylindriques à haute pression et en sort lorsque la pression est abaissée. La pression d’extrusion présente une croissance logarithmique en fonction de la vitesse sur plus de trois décades, ce qui montre un phénomène de nucléation de vapeur thermiquement activée. La dynamique lente et le volume critique du noyau de vapeur sont quantitativement décrits par la théorie classique de la capillarité sans paramètre ajustable, mais l’énergie critique de nucléation est, elle, surestimée. La théorie classique ne peut en fait décrire la nucléation d’une bulle de vapeur qu’à condition de prendre en compte une tension de ligne négative. La pression d’extrusion fournit alors une mesure de cette tension de ligne avec une bien meilleure précision que les méthodes actuelles. Nous avons trouvé des valeurs cohérentes de l'ordre de -30 pN pour différentes silices hydrophobes.