Quand la rouille tombe d'un arbre : les gouttelettes chargées peuvent provoquer une corrosion de surface
Ces résultats pourraient ouvrir la voie à de nouveaux revêtements plus efficaces
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Que ce soit sur une voiture, une clôture de jardin ou un navire, une couche de peinture protège contre la rouille. Mais l’eau finit toujours par altérer n’importe quel revêtement, qu’il s’agisse d’une averse ou des vagues de l’océan. Jusqu’à présent, ces dommages étaient principalement attribués à l’usure mécanique de la surface ou aux interactions avec des composants acides présents dans les gouttelettes. Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères, dirigés par le directeur Hans-Jürgen Butt, ont désormais identifié, en collaboration avec les universités de Darmstadt et de Bonn, un facteur jusque-là inconnu : la charge électrique des gouttelettes d’eau. Ils démontrent que cette charge endommage les surfaces au fil du temps — un effet qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles approches pour des revêtements plus durables.
Beaucoup de gens connaissent ce phénomène dans la vie quotidienne : la peinture d’une clôture de jardin doit être rafraîchie au bout de quelques années — « les intempéries ont fait des ravages ». Mais même les structures de plus grande envergure, de la Tour Eiffel au Golden Gate Bridge, doivent faire l’objet de travaux de peinture fastidieux pour être entretenues.
Jusqu’à présent, deux causes principales étaient considérées comme les facteurs à l’origine de ces dommages sur les revêtements : d’une part, les contraintes mécaniques — c’est-à-dire une sorte de frottement entre les gouttelettes et la surface qui use progressivement le revêtement ou provoque son écaillage ; et d’autre part, les facteurs chimiques, en particulier lorsque les gouttelettes contiennent des acides ou des sels.
Des chercheurs dirigés par Hans-Jürgen Butt, directeur de l’Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères, ont désormais identifié un autre facteur, jusqu’alors inconnu, en collaboration avec des partenaires de l’université de Bonn, de l’université de technologie de Chine du Sud, du MIT et de l’université Johannes Gutenberg de Mayence : la charge électrique des gouttelettes. « Il y a quelques années, nous avons étudié les mécanismes physiques expliquant comment les gouttelettes d’eau se chargent en glissant sur des surfaces. Il s’agit d’une sorte d’« électricité de frottement » au sein des gouttelettes, dont les mécanismes physiques sont bien plus complexes qu’on ne le pensait auparavant », explique Rüdiger Berger, chef de groupe au sein du département « Physique des interfaces ». « Lorsque ces gouttelettes chargées entrent en contact avec un revêtement, elles se déchargent localement et peuvent percer la couche à des endroits précis, à la manière d’un petit éclair, ce qui a des conséquences sur la durabilité du revêtement. »
Pour mettre en évidence les dommages causés par ces claquages électriques, les chercheurs ont d’abord fait tomber des gouttelettes spécifiquement sur une surface recouverte uniformément de téflon – un matériau que l’on trouve couramment sur les poêles à frire. Avec des gouttelettes non chargées, aucun changement du revêtement n’était visible au microscope, même après 3 000 impacts.
Ils ont ensuite fait rouler les gouttelettes sur diverses surfaces du quotidien avant l’impact, notamment une feuille de plante d’intérieur, du PVC et du polystyrène, comme celui que l’on trouve dans les fenêtres en plastique. En glissant sur ces matériaux, les gouttelettes se sont chargées en électricité avant de tomber sur le revêtement en Téflon. Après 3 000 gouttelettes, des modifications nettes de la surface et du métal sous-jacent étaient visibles au microscope.
« La charge qu’acquiert une gouttelette lorsqu’elle glisse dépend fortement de la surface spécifique — nous avons mesuré des différences pouvant aller jusqu’à un facteur dix », explique Zhongyuan Ni, premier auteur de l’étude. « Quoi qu’il en soit, nous avons pu détecter des modifications du revêtement dans toutes les expériences. »
Les chercheurs espèrent que leurs résultats, publiés dans la revue *Nature*, ouvriront la voie à de nouveaux revêtements plus efficaces, capables de protéger plus longtemps et plus efficacement le patrimoine culturel, les voitures ou même la clôture du jardin chez soi.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Zhongyuan Ni, Xiaomei Li, Aaron D. Ratschow, Lin Jian, Xiaoteng Zhou, Pravash Bista, Diego Cortes, Gunnar Glasser, Haojian Luo, Shuai Chen, Jiyao Yu, Yongkang Wang, Katrin Amann-Winkel, Kaloian Koynov, Rüdiger Berger & Hans-Jürgen Butt: Spontaneously charged water drops induce corrosion; Nature (2026)
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