Lorsque l'angle entre une goutte d'eau et un matériau est supérieur à 90° (généralement entre 90° et 120°), la surface est dite hydrophobe (la surface de contact entre l’eau et le matériau est alors faible) et lorsqu’il est inférieur à 90°, la surface est dite hydrophile (la surface de contact entre l’eau et le matériau est élevée). On voit donc l’eau s’étaler sur une surface hydrophile et conserver une forme beaucoup plus sphérique sur une surface hydrophobe.
La feuille de lotus, elle, présente une telle répulsion pour l’eau que l’angle de contact entre elle et une goutte d'eau est compris entre 130° et 170° voire plus. On dit qu'elle est hyperhydrophobe.
Comment expliquer ce phénomène appelé "effet lotus" ?
D'abord, la présence en surface d’une substance cireuse la rend hydrophobe. Donc l’eau ne la mouille pas. Ensuite, la feuille de lotus est nanorugueuse : à l’oeil nu, sa surface nous semble lisse et pourtant elle possède des aspérités de quelques nanomètres que l'on peut voir au microscope électronique qui forment un réseau de minuscules piliers semblable à une planche de fakir.
Lorsqu’une goutte d’eau se dépose sur la feuille, des poches d’air vont donc se former entre la goutte et ces nanorugosités. La goutte se comportera alors comme dans l’air et aura une forme presque sphérique car elle est soutenue par ces piliers.
Grâce à ces deux propriétés, quand il pleut, des "billes" d’eau vont se former sur la surface de la feuille de lotus, et rouler en entraînant avec elles les poussières. C’est pour cette raison qu’on dit que la feuille de lotus est autonettoyante.
Fabriquer par biomimétisme de telles surfaces artificielles à l’aide de nanomatériaux est un enjeu industriel considérable tant les applications sont nombreuses : vitres auto-nettoyantes, peintures anti-salissures, revêtements antibactériens pour les hôpitaux, etc.
A gauche,
goutte d'eau millimétrique sur un matériau nanostructuré en surface afin qu'il soit superhydrophobe : la goutte garde la forme d'une perle. La texture est un réseau de plots régulièrement organisés, ce qui confère au matériau ses couleurs.
A droite, application de l'effet lotus pour une peinture autonettoyante.