L'effet Leidenfrost décrit le comportement d'une goutte de liquide déposée sur une plaque portée à une température bien supérieure à la température d'ébullition du liquide. Celle-ci n'a pas le temps de toucher la plaque avant d'entrer en ébullition. Un film de vapeur se créer entre la goutte et la plaque, celui-ci va lui permettre de léviter.

L'effet Leidenfrost : Historique

L'effet Leidenfrost, ou phénomène de caléfaction, a été découvert en 1732 par Herman Boerhaave, un médecin allemand. Il déposa une goutte d'alcool sur du fer chaud et fut surpris que celle-ci ne prenne pas feu. Puis, en 1756, Johann Gottlob Leidenfrost réalisa une expérience qui consistait à déposer une goutte d'eau dans une cuillère chauffée.

Il remarqua qu'au-delà d'une température seuil, supérieure à la température d'ébullition de la goutte, celle-ci n'entre plus en ébullition mais lévite, en adoptant une forme sphéroïdale. Une goutte soumise à cet effet n'est pas en contact direct avec son substrat car une couche de vapeur s'établit entre eux. La goutte lévite sur son propre film de vapeur ce qui va supprimer les frottements entre la goutte et la plaque. Ce film provient de l'évaporation de la goutte ce qui va avoir pour effet de réduire sa taille, ce qui finira par causer sa disparition.

Cet effet présente de nombreuses applications. Il est principalement étudié car il représente un système super-hydrophobe parfait. Des chercheurs ont trouvé une manière de diriger la trajectoire d'une goutte dans une direction précise. Ce sont des gouttes autopropulsées. Ceci trouve son intérêt dans des systèmes milli et micro-fluidiques. Mais l'effet de Leidenfrost peut être indésirable car il empêche drastiquement les échanges thermiques entre le substrat et le fluide. Il doit donc aussi être maîtrisé pour des raisons de sécurité dans les centrales nucléaires, en effet si les liquides de refroidissement des cœurs des réacteurs entrent en phénomène de caléfaction, c'est l'accident nucléaire. Et, pour des raisons pratiques, dans la métallurgie, si le refroidissement ne se fait pas correctement la structure du matériau travaillé peut changer et ne pas donner le résultat attendu.

L'effet paramagnétique

L'effet paramagnétique, désigne le comportement d'un milieu matériel qui ne possède pas d'aimantation spontanée mais qui, sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, acquiert une aimantation dirigée dans le même sens que ce champ d'excitation.

Quand le Leidenfrost rencontre le paramagnétique

Nous allons donc coupler ces 2 effets pour notre goutte ce qui va la rendre facilement contrôlable. Il n'y aura plus de contact direct entre le liquide et le substrat de par la caléfaction. De plus, le champ magnétique extèrieur va aimanter la goutte et modifier sa trajectoire. Nous allons donc étudier l'influence des aimants sur une goutte paramagnétique soumise à une force magnétique.