Métaux hydrofuges

Les chercheurs de GE ont trouvé un moyen de traiter les métaux afin qu'ils repoussent l'eau. La propriété extrêmement hydrofuge, appelée superhydrophobie, signifie que l'eau forme des gouttes à la surface au lieu de s'étaler et de s'y coller.

Rester au sec : Une surface en plastique traitée chimiquement est rugueuse à l'échelle nanométrique, forçant les gouttelettes d'eau à former des billes qui peuvent rouler. Les chercheurs de GE ont maintenant fait la même chose avec le métal.

L'avancée s'appuie sur les travaux antérieurs du Global Research Center de GE, à Niskayuna, NY. Il y a deux ans, des chercheurs ont montré qu'ils pouvaient fabriquer du Lexan - un plastique largement utilisé qui est utilisé pour créer des CD, des iPod, des pare-brise d'avion et des phares de voiture - hydrofuge. Ils l'ont fait en traitant chimiquement la surface pour la rendre rugueuse. Les chercheurs ont maintenant démontré le même effet sur les surfaces métalliques.

De nombreux autres matériaux superhydrophobes ont été démontrés, mais la plupart ont utilisé une sorte de plastique. Les métaux superhydrophobes ouvrent de nombreuses nouvelles applications, selon Jeffrey Youngblood , professeur d'ingénierie des matériaux à l'Université Purdue. Les structures métalliques sont plus robustes et peuvent survivre dans des environnements plus difficiles, permettant leur utilisation dans des applications où le plastique est infaisable, [comme dans] les avions, les trains, les automobiles, les machines lourdes et les moteurs, explique Youngblood.

GE a quelques idées sur la façon d'utiliser les matériaux. Une possibilité est le dégivrage des avions. L'accumulation de glace sur les moteurs due à la condensation peut être catastrophique. À l'heure actuelle, les avions utilisent la chaleur pour éviter le givre, ce qui nécessite de l'électricité. Le dégivrage au sol, quant à lui, se fait avec des liquides de déglaçage, qui contiennent des produits chimiques toxiques ; arroser les avions de liquides de dégivrage au sol prend également beaucoup de temps. Ce serait très souhaitable si nous pouvions… simplement pouvoir avoir un matériau sur lequel la glace ne colle pas, déclare Margaret Blohm, responsable des technologies de pointe pour le programme de nanotechnologie du Global Research Center de GE.

Une autre application pour les métaux pourrait être dans les turbines à gaz et à vapeur. Les métaux superhydrophobes pourraient réduire l'accumulation d'humidité et de contaminants sur les turbines, augmentant leur efficacité et nécessitant moins d'arrêts pour maintenance.

Les chercheurs de GE n'ont pas publié leurs travaux et ils ont refusé de divulguer beaucoup de choses sur leurs réalisations en matière de recherche. Mais ils disent que leur inspiration vient des feuilles de lotus, qui ont une structure de cire nanocristalline. À la surface de la feuille se trouvent de minuscules cristaux de cire de plusieurs dizaines de nanomètres de large, qui retiennent les gouttes d'eau sous la forme de billes presque parfaitement sphériques.

Blohm dit que l'équipe joue avec deux approches différentes pour fabriquer les métaux. L'une consiste à texturer la surface métallique, puis à y appliquer un revêtement chimique hydrofuge. L'autre approche consiste à laisser la surface métallique intacte et à texturer le revêtement lui-même. La technique est très générale et devrait fonctionner avec les métaux actuellement utilisés pour les moteurs et les turbines, comme les alliages de titane.

La robustesse du matériau sera essentielle en raison des applications hautes performances ciblées par GE, déclare Gareth McKinley , professeur de génie mécanique au MIT. Il pense que parmi les deux approches différentes pour fabriquer le métal superhydrophobe, la modification de la surface du matériau elle-même durerait plus longtemps. Avec un revêtement, dit-il, il est possible qu'il se détache ou s'écaille. Ainsi, quelque chose d'intrinsèque au matériau sera plus robuste.

Blohm dit que les deux approches – rendre le métal rugueux ou le revêtir d'un matériau texturé – pourraient avoir leurs avantages, selon la façon dont le matériau est utilisé. La plupart des environnements que nous examinons avec les métaux sont plutôt difficiles, qu'il s'agisse de température, d'humidité, de corrosion ou d'autres contaminants, dit-elle. Ainsi, dans certaines applications, vous pouvez choisir des métaux texturés qui peuvent être plus robustes, mais dans d'autres, vous souhaiterez peut-être que le revêtement offre les performances avec des options pour remplacer le revêtement.

Les chercheurs testent de nombreux modèles différents de métaux superhydrophobes. Ils bricolent la texture des métaux et des revêtements pour voir ce qui fonctionne le mieux dans certains environnements difficiles. Le matériel devra éventuellement être adapté à l'application, dit Blohm. Si nous nous sentons bien dans [un matériau] - un matériau que nous savons peut-être plus cher et peut-être pas assez robuste pour l'environnement, mais nous voyons des performances dans ces textures de modèle - alors l'investissement en vaut la peine, dit-elle. Ensuite, nous travaillerons à le rendre manufacturable et robuste dans un environnement spécifique.

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