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Comment les papillons se protègent des gouttes de pluie

Crédits : StormmillaGirl / Pixabay

Une récente étude a examiné comment les différentes structures hydrofuges permettent aux papillons de limiter l’impact des gouttes de pluie sur leurs ailes. Des travaux qui, à terme, aideront à développer des matériaux d’étanchéité plus avancés.

Recevoir une goutte de pluie sur le visage n’est généralement pas très agréable, mais ça ne fait de mal à personne. Pour les insectes en revanche, c’est un peu plus compliqué. Outre la force de l’impact, les gouttes de pluie peuvent entraver leur élan et les dépouiller de leur chaleur, essentielle au maintien de leur vol. Il est donc essentiel pour de nombreuses créatures de limiter le temps de contact avec chaque goutte.

Dans cet esprit, on se doute que la nature a permis à ces insectes de s’adapter, au cours de leur évolution. Mais comment ? Une équipe de chercheurs de l’Université de Cornell (New-York), dirigée par le biologiste Sunghwan Jung, s’est penchée sur la question.

Les chercheurs ont utilisé une caméra à grande vitesse capturant entre 5000 et 20 000 images par seconde pour observer l’impact de gouttes d’eau tombant sur les ailes de papillons et de feuilles de Cercidiphyllum japonicum (aussi appelé “Katsura” ou “Arbre au caramel”).

Un temps de contact réduit de 70%

Ils ont observé que lorsqu’une goutte entre en collision avec l’une de ces surfaces, celle-ci se heurte à des bosses microscopiques qui agissent à deux niveaux.

Elles créent d’une part des ondes à travers le plan d’eau miniature. Ces petites vaguelettes sont ensuite “percées” une fois que la goutte est sur le point de rebondir. Autrement dit, le plan d’eau se retrouve alors complètement fragmenté.

« Considérez les micro-bosses comme des aiguilles, note le chercheur. Si on laissait tomber un ballon sur ces aiguilles, dit-il, alors ce ballon se briserait en plusieurs petits morceaux ».

En outre, ils ont également remarqué la présence d’une couche de cire à l’échelle nanométrique, tapissée sur les ailes et qui aide à repousser l’eau.

À elles seules, ces deux structures, l’une microscopique (la structure cahoteuse rugueuse) et l’autre nanométrique (la structure de la cire) permettent de réduire le temps de contact entre le liquide et la surface jusqu’à 70%, expliquent les chercheurs.

papillons
Crédits : Université de Cornell

Cette étude, la première à comprendre comment les gouttes de pluie à haute vitesse ont un impact sur ces surfaces hydrophobes naturelles, pourrait à terme aider les ingénieurs à développer des matériaux d’étanchéité plus avancés.

Il existe déjà un marché important pour ce type de produits. On pense notamment aux sprays résistants à l’eau pour les vêtements et les chaussures, ou encore aux revêtements qui tapissent les ailes d’avions.

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