Loi de Cassie

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[1]. Elle date de 1944 et permet d'expliquer pourquoi un substrat ayant une rugosité plus importante augmente cet angle[2].

La description formelle en est la suivante :

${\displaystyle \cos \theta _{c}=\gamma _{1}\cos \theta _{1}+\gamma _{2}\cos \theta _{2}\,}$

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[3].

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 :

${\displaystyle \cos \theta _{c}=\gamma _{1}(\cos \theta _{1}+1)-1\,}$

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.