Loi de Cassie

Goutte d'eau dont l'angle de contact est très grand.

En physique, la loi de Cassie, ou loi de Cassie-Baxter, décrit l'angle de contact θ_c pour un liquide déposé sur une surface composite. Elle date de 1944 et permet d'expliquer pourquoi un substrat ayant une rugosité plus importante augmente cet angle.

La description formelle en est la suivante :

$\cos {\theta }_c={\gamma }_1\cos {\theta }_1+{\gamma }_2\cos {\theta }_2$

avec θ₁ l'angle de contact pour le substrat 1 sur une aire de γ₁ et θ₂ l'angle de contact pour le substrat 2 sur une aire γ₂, et avec γ₁ + γ₂ = 1.

L'équation se simplifie dans le cas d'un système formé de deux milieux, l'un d'entre eux étant de l'air dont l'angle de contact est de 180°. Le cosinus de cet angle est égal alors à -1, ce qui donne :

$\cos {\theta }_c={\gamma }_1(\cos {\theta }_1+1)-1$

ce qui implique qu'avec un petit γ₁ et un grand θ₁, il est possible de créer des interfaces dont l'angle de contact est très grand. Les recherches de Cassie ont montré que les propriétés superhydrophobes des plumes du canard sont dues à la nature même du milieu formé entre l'air et la plume et non pas à la présence de substances comme de l'huile.

Cette loi explique en partie l'effet lotus qui permet notamment aux feuilles de lotus d'être nettoyées grâce aux gouttes d'eau qui ruissellent à leur surface. Elle permet aussi d'expliquer le fait que les gerris s'appuient sur l'eau sans couler.

Voir aussi

• Loi de Young-Dupré
• Loi de Wenzel