Un nouveau revêtement promet la fin des taches

Des chercheurs allemands armés de bougies fumantes ont mis au point un moyen simple et peu coûteux de recouvrir les surfaces afin que les gouttelettes d'huile rebondissent ou roulent tout de suite. L'avancée pourrait éventuellement conduire à des revêtements de lunettes et à des écrans d'ordinateurs tablettes qui peuvent échapper à la marque même des empreintes digitales les plus grasses.

Rendre les surfaces capables de repousser les fluides, qu'ils soient à base d'eau ou d'huile, est également important pour les applications industrielles et biomédicales. Mais il est plus difficile de faire une surface qui repousse l'huile ou les solvants organiques par opposition à l'eau, car l'huile a une tension superficielle bien inférieure à celle de l'eau.

Ce qu'il faut, c'est un type de rugosité de surface très spécifique, semblable aux branches d'un arbre en herbe, qui permet d'obtenir un caractère oléofuge. Cela est compris depuis un certain temps, mais il a été difficile de fabriquer une telle texture. Des travaux antérieurs au MIT et ailleurs impliquaient des techniques nanolithographiques complexes.

Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la recherche sur les polymères à Mayence, dans un papier publié aujourd'hui dans la revue La science , disent qu'ils ont trouvé un moyen plus simple, en utilisant une combinaison de suie de bougie et de silice cuite à la bonne température.

Ils ont d'abord tenu la lame de verre sur une bougie en forme de cœur (bien que n'importe quelle bougie fasse l'affaire). Cela a conduit au dépôt de suie sur la lame – des sphères de suie mesurant 30 à 40 nanomètres de diamètre, empilées de manière lâche et produisant le bon type de texture de surface : environ 80 pour cent de vides et 20 pour cent de sphères.

Pour protéger la suie du lessivage, ils l'ont recouverte d'une coquille de silice de 25 nanomètres d'épaisseur ; pour se débarrasser de la couleur noire de la suie, ils ont cuit la lame à 600 ºC, la rendant transparente. Par la suite, ils ont pulvérisé diverses huiles - huile d'arachide et solvants - et ont pris des micrographies de ces gouttelettes liquides rebondissant comme des balles de ping-pong.

Le revêtement adhère également à l'aluminium, à l'acier et au cuivre. Et parce qu'il a à la fois des qualités oléofuges et hydrofuges, le matériau est dit superamphiphobe.

Neelesh Patankar , ingénieur en mécanique à la Northwestern University, affirme que ce travail est une étape importante vers la recherche d'un moyen commercialement viable de fabriquer de tels matériaux. On savait quelle chimie de surface ainsi que les géométries fonctionneraient pour repousser les huiles, dit-il. Ce travail montre un bon moyen de fabriquer de tels revêtements avec le bon type de propriétés pertinentes en pratique.

Il y a un besoin étonnamment important de surfaces qui repoussent les choses. Par exemple, cela pourrait permettre de construire des panneaux qui repoussent l'eau - ou les taches ou résidus huileux - si efficacement que la pluie les laverait, les rendant autonettoyants. Ou encore des produits biomédicaux, y compris les technologies microfluidiques, qui ne se bouchent pas par des matières aqueuses ou grasses qui s'y collent. Je recherche un revêtement pour lunettes, mais cela pourrait également avoir d'importantes applications en médecine, dit Doris Vollmer , un scientifique des matériaux dans le groupe Max Planck. Pour de nombreuses applications, les gens aimeraient être oléofuges. Il ne suffit pas que quelque chose soit hydrofuge.

Alors que les chercheurs ont utilisé de la suie de bougie, des particules de suie de tailles similaires sont disponibles dans le commerce, ouvrant la voie à une fabrication potentielle à grande échelle et à faible coût, ajoute-t-elle. Le groupe explore des partenariats commerciaux pour faire progresser la technologie.

Ambarish Kulkarni, ingénieur en mécanique du programme Advanced Nanotechnology de GE Global Research, qui recherche également des surfaces de matériaux superamphiphobes, explique que l'article décrit une nouvelle méthode de fabrication. Les chercheurs de GE ont découvert que de telles surfaces offrent des avantages antisalissures à l'intérieur des turbines à gaz, les rendant potentiellement plus propres et plus efficaces.

Parce que la méthode Max Planck permet aux matériaux de travailler à des températures élevées, elle peut ouvrir des domaines d'application auparavant inaccessibles, ajoute-t-il.

GE a plusieurs projets dans ce domaine, y compris un effort pour instiller une rugosité superhydrophobe à la surface des thermoplastiques courants utilisés pour des choses comme les produits et les emballages alimentaires.

Un problème avec le revêtement Max Planck est que, contrairement aux surfaces rugueuses utilisées pour diverses surfaces hydrofuges, il peut se rayer ou s'user. Ainsi, la technologie des matériaux nécessitera des améliorations supplémentaires pour fabriquer des lunettes résistantes à l'huile qui sont également vraiment résistantes aux rayures, concède Vollmer. Elle travaille également sur des moyens de fabriquer le revêtement dans des solutions chimiques, plutôt que la méthode de dépôt en phase vapeur initialement utilisée, qui nécessite des fours à haute température.

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