Des vêtements qui se nettoient

Des chercheurs de l'Université Monash, à Victoria, en Australie, ont trouvé un moyen d'enrober les fibres de nanocristaux de dioxyde de titane, qui décomposent les aliments et la saleté au soleil. Les chercheurs, dirigés par un chimiste organique et chercheur en nanomatériaux Walid Daoud , ont fabriqué des fibres naturelles telles que la laine, la soie et le chanvre qui éliminent automatiquement les taches de nourriture, de saleté et même de vin rouge lorsqu'elles sont exposées au soleil.

Le vin s'en va : Les fibres de laine doivent être modifiées chimiquement pour recevoir un revêtement stable de nanocristaux de dioxyde de titane, qui décomposent la matière organique à la lumière du soleil. Les taches de vin rouge ne laissent pas de fibres non enduites même après 20 heures (en haut à droite) ; les fibres non modifiées recouvertes de nanocristaux présentent des taches (au milieu à droite). La tache a presque disparu dans les fibres chimiquement modifiées à cause des nanocristaux fermement attachés (en bas à droite).

Daoud et ses collègues recouvrent les fibres d'une fine couche invisible de nanoparticules de dioxyde de titane. Le dioxyde de titane, qui est utilisé dans les crèmes solaires, les dentifrices et la peinture, est un puissant photocatalyseur : en présence de lumière ultraviolette et de vapeur d'eau, il forme des radicaux hydroxyles qui oxydent ou décomposent la matière organique. Cependant, dit Daoud, ces nanocristaux ne peuvent pas décomposer la laine et sont inoffensifs pour la peau. De plus, le revêtement ne modifie pas l'aspect et le toucher du tissu.

Quand tu brûles quelque chose, tu l'oxydes, dit Jeffrey Youngblood , professeur d'ingénierie des matériaux à l'Université Purdue, qui développe des matériaux autonettoyants qui repoussent l'huile. Ce [revêtement de dioxyde de titane] ne fait que brûler de la matière organique à température ambiante en présence de lumière.

Le dioxyde de titane peut également détruire les agents pathogènes tels que les bactéries en présence de la lumière du soleil en décomposant les parois cellulaires des micro-organismes. Cela devrait rendre les tissus autonettoyants particulièrement utiles dans les hôpitaux et autres établissements médicaux. Daoud dit que la propriété d'autonettoyage deviendra une caractéristique standard des futurs textiles et autres matériaux couramment utilisés pour maintenir l'hygiène et empêcher la propagation d'infections pathogènes, d'autant plus que les micro-organismes pathogènes peuvent survivre sur les surfaces textiles jusqu'à trois mois.

L'idée d'utiliser du dioxyde de titane pour fabriquer des surfaces autonettoyantes n'est pas nouvelle. De la poudre de dioxyde de titane est ajoutée aux peintures et sous forme de revêtement transparent (environ 10 nanomètres d'épaisseur) sur le verre pour fabriquer des vitres autonettoyantes.

Pour fabriquer de la laine autonettoyante, Daoud et ses collègues utilisent des nanocristaux de dioxyde de titane de quatre à cinq nanomètres. Dans le passé, les chercheurs ont fabriqué du coton autonettoyant en l'enrobant de ces nanocristaux. Mais enduire la laine, la soie et le chanvre s'est avéré plus difficile. Ces fibres sont constituées d'une protéine appelée kératine, qui n'a aucun groupe chimique réactif à sa surface pour se lier au dioxyde de titane.

Les chercheurs modifient chimiquement la surface des fibres de laine, en ajoutant des groupes chimiques appelés groupes carboxyliques, qui attirent fortement le dioxyde de titane. Ensuite, ils plongent les fibres dans une solution de nanocristal de dioxyde de titane. Les chercheurs ont décrit ce processus dans un article récemment paru en ligne dans la revue Chimie des Matériaux .

Dans l'article, les chercheurs montrent comment le matériau résiste aux taches de vin rouge, qui sont notoirement difficiles à éliminer. La laine enduite de dioxyde de titane ne montre presque aucun signe de tache rouge après 20 heures d'exposition à la lumière du soleil simulée, tandis que la laine non traitée reste fortement tachée. D'autres taches disparaissent plus rapidement : les taches de café disparaissent en deux heures, tandis que les taches d'encre bleue disparaissent en dix-sept heures.

Différents types de matériaux autonettoyants incorporant des nanoparticules ont été développés dans le passé. Les tissus et les peintures antitaches actuellement sur le marché ont généralement un revêtement de nanoparticules ou de nanofibres qui fait rouler des gouttes de liquide au lieu d'être absorbées par le matériau. Les gouttes liquides emportent avec elles de petites particules de saleté et de crasse.

D'autres matériaux sont au stade de la recherche. Il s'agit notamment de matériaux microstructurés de type téflon qui font rebondir l'huile sur leur surface. (Voir No More Thumbprints .) Purdue's Youngblood a fabriqué un matériau qui change de structure selon qu'il est en contact avec de l'huile ou de l'eau, ce qui fait que l'eau s'étale en un film mince et que l'huile perle pour qu'elle s'écoule ou soit facilement essuyé avec de l'eau. (Voir Pare-brise autonettoyants et antibuée .)

Tous ces matériaux sont basés sur la fabrication de la surface hydrofuge ou oléofuge, explique Youngblood. Il s'agit d'un concept complètement différent de celui du nouveau revêtement en dioxyde de titane. Nous contrôlons la mouillabilité et l'interaction de surface, dit-il. Les revêtements en dioxyde de titane, en revanche, dégradent la matière organique. Cela n'a rien à voir avec la mouillabilité de la surface. Ici, vous n'enlevez pas ce qui est en surface : vous le brûlez.

Chacune de ces techniques pour fabriquer des matériaux autonettoyants a ses propres limites. Les matériaux superhydrophobes, qui repoussent l'eau, sont généralement bons pour éliminer les particules de saleté mais ne traitent pas bien les huiles, dit Youngblood. Les matériaux qui repoussent l'huile, comme celui qu'il a développé, peuvent ne pas fonctionner avec certains types d'huile. Les matériaux revêtus de dioxyde de titane, en revanche, ne fonctionneront pas s'ils ne sont pas exposés au soleil pendant des heures.

L'exigence de la lumière du soleil n'a pas empêché la technologie d'obtenir un intérêt commercial. Plusieurs fabricants de laine ont suggéré qu'ils aimeraient évaluer la technologie, dit Daoud. Il s'attend à ce que les laines autonettoyantes soient disponibles sur le marché d'ici deux ans, une fois que suffisamment d'essais en laboratoire et industriels auront été réalisés.

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