On connaissait déjà le rôle peu sympathique de la pluie dans la corrosion. Elle apporte de l’eau, des sels, parfois des acides, elle fatigue les protections à force de tomber, puis l’oxygène fait son travail. Mais des chercheurs du Max Planck Institute for Polymer Research, à Mayence en Allemagne, ajoutent une pièce intéressante au dossier : la goutte de pluie peut aussi arriver avec une charge électrique assez forte pour traverser un isolant.
Une goutte chargée, un revêtement percé
L’équipe de Zhongyuan Ni, Rüdiger Berger et Hans-Jürgen Butt s’est intéressée à l’électrification par glissement dans un article publié dans Nature. Le principe est simple : quand une goutte roule sur une surface isolante, comme une feuille, une vitre, un plastique ou un panneau peint, elle récupère une charge électrique. Dans certains cas, ces gouttes peuvent atteindre plusieurs milliers de volts.
Pour vérifier ce que cela produit, les chercheurs ont fait glisser des gouttes d’eau salée de 35 microlitres, proches de grosses gouttes de pluie, sur plusieurs surfaces inclinées : une feuille, un panneau en mousse PVC, du polystyrène transparent et un revêtement fluoré sur quartz. Après environ quatre centimètres de glisse, les gouttes tombaient sur une plaque de cuivre protégée par un film de Téflon de 60 nanomètres.
Le résultat est assez clair. Après 3.000 gouttes, soit l’équivalent d’un après-midi de pluie modérée, le cuivre avait commencé à corroder sous le Téflon. Les microscopes ont révélé des piqûres parfois plus profondes que l’épaisseur du revêtement. En revanche, les gouttes tombées directement sur la plaque, sans avoir glissé avant, n’ont rien abîmé.
Les vidéos tournées à grande vitesse montrent aussi ce qui se passe juste avant l’impact. Une goutte neutre reste bien ronde. Une goutte chargée se déforme : son dessous s’étire en cône, signe que le champ électrique devient très intense. Les calculs de l’équipe indiquent qu’une goutte suffisamment chargée peut atteindre le seuil de claquage du Téflon alors qu’elle n’a pas encore touché la surface. Autrement dit, le trou se prépare avant même le contact.
Une fois la protection percée, le métal se retrouve au contact d’une goutte salée. La corrosion classique peut alors démarrer. Sur le cuivre, les chercheurs ont identifié de l’oxyde cuivreux et du chlorure cuivrique basique, ce composé verdâtre visible sur certains vieux toits en cuivre. Le revêtement aussi encaisse le coup. Sur le polystyrène, les gouttes chargées créent des zones rugueuses et modifient la chimie du matériau. Après 10.000 gouttes, le Téflon protège moins bien qu’après quatre heures d’immersion continue dans l’eau salée.
Les films plus épais résistent mieux : 12 micromètres de polystyrène ont été percés, 130 micromètres ont tenu. Mais il est parfois impossible d’épaissir les protections, surtout dans l’optique, l’aéronautique ou l’électronique d’extérieur.