Benjamin Gorin n’aimait pas le stage de fin d’études lors de ses études de physique. « J’ai fait des recherches sur l’interaction entre la lumière et la matière et je suis resté quatre mois dans un laboratoire laser sombre », dit-il en riant prudemment. « J’y ai beaucoup appris, donc je n’ai aucun regret. Mais parfois, je ne voyais pas la lumière du jour pendant des journées entières. Je ne continuerais pas ça pendant des années.
Heureusement, il a réalisé une recherche de doctorat qui lui convenait mieux : étudier l’impact des gouttelettes sur une surface dure. « Cela peut paraître fou, mais cela m’intéresse car j’adore le surf. J’adore l’eau et les sports nautiques », déclare Gorin, en appel vidéo depuis son appartement à Bordeaux. La recherche était une collaboration entre l’Université d’Amsterdam et l’Université de Bordeaux. Il a mené la plupart de ses recherches en France. « Je venais occasionnellement à Amsterdam pour des expériences spécifiques, car ils y disposent de meilleurs appareils photo et de certains matériaux utiles. » Il a soutenu sa thèse le 7 février à Amsterdam.
Au cours de son doctorat, Gorin a de nouveau passé beaucoup de temps dans un laboratoire, mais cette fois sans rideaux occultants et avec une caméra haute vitesse avec laquelle il a réalisé des centaines d’enregistrements au ralenti de différents types et tailles de gouttelettes atterrissant à différentes vitesses. sur différentes surfaces. «J’ai observé comment les gouttes heurtaient la surface et comment la forme sphérique qu’elles avaient lors de la chute se transformait en crêpe lorsqu’elles touchaient la surface», explique Gorin avec enthousiasme. « Ça a l’air magnifique. »
Différentes conditions provoquent différents impacts de chute. Par exemple, en atterrissant sur une surface hydrofuge, les gouttelettes d’eau ne se propagent pas loin. Ils restent sous forme de gouttes épaisses. Alors qu’ils se propagent sur une surface qui aime l’eau en une fine couche.
Cerise sur les avions
« Nous ne filmons pas seulement pour notre propre plaisir », explique Gorin. « Nous voulons comprendre comment les gouttelettes se propagent lorsqu’elles atterrissent et comment leur composition, leur taille, leur vitesse, leur surface et leur température influencent cela. »
Cette recherche est fondamentale ; il n’a donc pas d’applications directes. Mais cela pourrait être pertinent pour pulvériser de la peinture ou pulvériser des cultures, dit-il.
Il a également étudié « comment les gouttelettes se propagent et gèlent sur des surfaces froides », explique Gorin, jusqu’à des dizaines de degrés en dessous de zéro. « Sur une surface froide, une goutte se propagera moins largement que sur une surface chaude. Nous avons découvert que nous pouvons prédire quand cette propagation cessera. La gouttelette gèle par le bas et nous avons découvert que la propagation s’arrête lorsque la couche gelée atteint une certaine épaisseur.
Le gel des gouttelettes joue un rôle dans la formation de glace, par exemple sur les avions. « Si un avion traverse un nuage de gouttelettes froides, celles-ci peuvent geler sur l’avion, ce qui peut entraîner des accidents. Ces nuages sont désormais évités. Mais il est peut-être possible de concevoir une surface sans formation de glace. Pour ce faire, nous devons comprendre comment exactement les gouttelettes gèlent.
Peu à peu, les gouttes examinées par Gorin sont devenues moins « goutteuses ». Il a par exemple également filmé l’impact d’une boule d’hydrogel. « Ces boules d’eau, appelées « perles d’eau », sont souvent utilisées pour placer des fleurs ou des plantes. Ce sont de petites boules qui se remplissent lorsqu’on les met dans l’eau. Ils gonflent ensuite jusqu’à un pouce ou deux. Lorsqu’il laissa tomber les boules d’hydrogel de différentes hauteurs, Gorin vit quelque chose de surprenant. « S’ils tombent un peu, et donc ont peu de vitesse, ils rebondissent, comme une balle rebondissante. Mais s’ils tombent plus longtemps, et ont donc une vitesse plus élevée, ils se déforment fortement à l’impact, tout comme une goutte de liquide. Les boules d’hydrogel se comportent donc comme une balle rebondissante ou comme une goutte, selon leur vitesse. »
Une sorte de super éponges
Pour mieux comprendre ce comportement surprenant, Gorin a recherché quelque chose ayant la structure d’une boule d’hydrogel, mais plus gros, pour mieux voir ce qui se passait. Les boules d’hydrogel sont constituées d’un réseau de polymères – des chaînes de molécules – entre lesquels une grande quantité d’eau peut être retenue, explique-t-il. Ce sont un peu comme des super éponges. « Nous avons alors eu l’idée d’utiliser des balles de tennis en mousse souple, que l’on peut acheter dans les magasins de jouets. Ils peuvent aussi se gaver d’un liquide. Nous avons ensuite laissé tomber les boules de mousse remplies. Cela ressemblait à ce que font parfois les enfants lorsqu’ils jouent avec de telles balles en mousse : les tremper dans l’eau puis les jeter le plus fort possible sur le trottoir pour que l’eau éclabousse. Mais plus contrôlé.
Les boules de mousse se sont en effet révélées comparables aux boules d’hydrogel. Gorin a découvert que le liquide a une influence. « Si nous le trempions dans l’eau, il rebondissait moins haut qu’avec du pétrole », dit-il. « En effet, l’huile est plus visqueuse et s’écoule donc moins facilement à travers la structure poreuse de la boule de mousse. L’eau qui coule plus vite entraîne une perte d’énergie plus importante, ce qui signifie que la balle n’atteint pas aussi haut.
Gorin a étayé et expliqué cette recherche ludique avec une physique fondamentale solide. Pourtant, il ne veut pas continuer dans la science. « Trouver un emploi de chercheur est difficile. C’est trop incertain. C’est pourquoi je veux travailler dans l’industrie. Je ne sais pas encore exactement où, mais avec un doctorat en physique à mon actif, je suis sûr que je trouverai quelque chose.