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Un nouveau type de métasurface utilise le soleil pour dégager les écrans brumeux
Pixabay
Lorsqu'une paire de lunettes s'embue, cela peut être gênant. Mais lorsqu'un pare-brise de voiture ou le casque d'un astronaute s'embue, les conséquences peuvent être fatales. C'est pourquoi les voitures et les combinaisons spatiales ont leurs propres systèmes de climatisation pour éliminer ou empêcher la formation de buée.
Mais la climatisation est chère, encombrante et peu respectueuse de l'environnement. Les ingénieurs et les scientifiques des matériaux souhaitent donc trouver un moyen d'empêcher plus efficacement la formation de buée.
Entrez Christopher Walker et ses collègues de l'ETH de Zurich, en Suisse, qui ont conçu un nouveau matériau aux propriétés sans précédent dans le monde naturel. Leur matériau - ou métasurface, pour lui donner son nom propre - capte le rayonnement du soleil et l'utilise pour brûler toute condensation ou l'empêcher de se former en premier lieu. Le résultat est un moyen efficace et relativement bon marché de s'attaquer à ce problème insidieux.
Une métasurface est un matériau conçu pour avoir des propriétés de surface qui ne se trouvent pas dans la nature. Ils sont souvent créés à l'aide d'un motif répétitif d'unités plus petites, telles que des nanoparticules.
Dans ce cas, l'équipe crée leur surface en recouvrant une feuille de silice de nanoparticules d'or et en les scellant avec une couche de dioxyde de titane. Ils ont ensuite répété ce processus pour créer plusieurs couches.
Les nanoparticules absorbent une partie de la lumière solaire qui les frappe, donnant au verre une teinte. Mais ils chauffent également, augmentant la température de surface du verre jusqu'à 10 °C.
C'est la clé pour éviter la formation de buée. La chaleur empêche l'eau de se condenser ou provoque l'évaporation de l'eau.
Une question importante est de savoir si cette approche surpasse les technologies anti-buée conventionnelles. La plus courante consiste à revêtir le verre d'un matériau superhydrophile ou superhydrophobe. Ceux-ci ne font rien pour empêcher la condensation, mais ils modifient la taille et le comportement des gouttelettes d'eau qui se forment, créant souvent une fine couche d'eau continue à la surface.
Pour découvrir comment la métasurface se compare, l'équipe l'a opposée à une surface non traitée et à des surfaces recouvertes de matériaux superhydrophiles et superhydrophobes.
Les résultats sont convaincants. Les chercheurs affirment que leur nouvelle métasurface réduit considérablement le taux de condensation et augmente le taux d'évaporation par rapport à d'autres matériaux.
Et parce que les nanoparticules d'or sont protégées par une couche d'oxyde de titane, ces surfaces sont également robustes. Nous pensons que cette recherche conduira à des surfaces anti-buée et anti-buée passives plus robustes et améliorées, disent-ils.
C'est un travail intéressant. La nouvelle métasurface est relativement facile à fabriquer, ouvrant la voie à une fabrication à grande échelle sur une large gamme de matériaux tels que le verre et les polymères. Cette approche se traduirait par des gains de performances considérables pour des applications telles que les fenêtres, les pare-brise, les écrans électroniques, les caméras, les miroirs et les lunettes, disent-ils.
Bien sûr, le matériau exploite la lumière du soleil, ce qui pose la question de son fonctionnement nocturne. La surface peut encore être essuyée ou nettoyée à l'air frais. Mais la métasurface soulève la possibilité d'autres mécanismes, comme une source artificielle d'éclairage. À l'avenir, l'anti-buée pourrait être aussi simple que d'allumer une lumière.
Réf : arxiv.org/abs/1904.02534 : Métasurfaces transparentes neutralisant la formation de buée en exploitant la lumière du soleil