Cleardrop : quand les ultrasons transforment les optiques en surfaces autonettoyantes
« Maintenir une visibilité parfaite quelles que soient les conditions météorologiques est indispensable pour de nombreuses applications allant des caméras de surveillance, aux systèmes autonomes tels que les drones ou encore les panneaux solaires qui peuvent perdre jusqu’à 50% de leur rendement lorsqu’ils ne sont pas nettoyés régulièrement. Pour répondre à ce défi, VISION, une spin-off de l’IEMN, a développé une technologie intégrée de nettoyage de surfaces optiques basée sur des ondes ultrasonores de surface.»
La technologie Cleardrop, développée et brevetée dans le cadre d’un partenariat entre la startup VISION et les chercheurs de l’IEMN, repose sur l’utilisation d’ondes acoustiques de surface pour nettoyer tous types de pollutions (gouttes, particules solides, neige, givre, boue) présentes sur des surfaces optiques.
Physiquement, des « nano-tremblements » de terre sont générés par des actionneurs piézoélectriques à la surface d’un substrat. Ces vibrations, appelées ondes de Rayleigh, sont de très faible amplitude (de l’ordre du picomètre ou du nanomètre) et de fréquence très élevée (plusieurs millions de vibrations par seconde), ce qui les rend invisibles à l’oeil nu. Leur énergie reste localisée à la surface, ce qui permet une transmission très efficace aux inclusions liquides ou solides présentes. Dans le cas des inclusions liquides, les ondes se propagent à l’intérieur de la goutte selon un angle déterminé par la loi de Snell-Descartes.
Ce rayonnement génère (i) un écoulement interne appelé « streaming », et (ii) une force dite« force de radiation acoustique », qui contribuent ensemble à déformer asymétriquement la goutte et à induire son déplacement dans le sens de propagation de l’onde. Dans le cas des particules solides, celles-ci sont accélérées par la déformation elliptique de la surface, provoquant des sauts des particules dans le sens opposé à la propagation de l’onde.
Les particules solides se déplacent donc dans le sens inverse de la propagation des ondes. Il est ainsi possible, grâce à ces mécanismes, de nettoyer tout type d’inclusion présente sur une surface optique en moins d’une seconde. Le travail de la société Cleardrop réalisé a consisté à rendre cette technologie, initialement développée en laboratoire sur des substrats piézoélectriques, fonctionnelle sur tout type de surface optique.
Contact: michael.baudoin@univ-lille.fr
Références pour la physique :
[1] N. Chastrette, M. Baudoin, P. Brunet, L. Royon, R. Wunenburger, Elucidating the oscillation instability of sessile drops triggered by surface acoustic waves, Phys. Rev. Fluids, 7: 124201 (2022)
[2] A. Bussonière, M. Baudoin, P. Brunet and O. Bou Matar, Dynamics of sessile and pendant drop excited by surface acoustic waves: gravity effects and correlation between oscillatory and translational motions, Phys. Rev. E, 93: 053106 (2016)
[3] M. Baudoin, P. Brunet, O. Bou-Matar, E. Herth, Low power sessile droplet actuation via modulated surface acoustic waves, Appl. Phys. Lett., 100: 154102 (2012)
[5] P. Brunet, M. Baudoin, O. Bou Matar, F. Zoueshtiagh, Droplet displacement and oscillations induced by ultrasonic surface acoustic waves: a quantitative study, Phys. Rev. E, 81: 026315 (2010)
