Des scientifiques mettent au point des revêtements résistants au gel et sans danger pour l'environnement

Une alternative plus durable aux dégivreurs conventionnels

05.04.2022 - Etats-Unis

Les aéroports sont très fréquentés, surtout en hiver. Alors que les passagers attendent d'embarquer, les retards s'allongent lorsque les avions doivent être arrosés de milliers de gallons de liquide de dégivrage qui les aide à lutter contre l'hiver glacial. Mais dès que l'avion décolle, la majeure partie du liquide a disparu de la surface de l'appareil et finit par polluer les cours d'eau et les lacs.

Dans le but de fabriquer un produit plus efficace et immunisé contre la glace pour des industries et des consommateurs aussi exigeants, Sushant Anand, professeur adjoint de génie mécanique à l'UIC, et Rukmava Chatterjee, étudiant en doctorat à l'UIC, ont mis au point une alternative plus durable aux dégivreurs classiques. Ils affirment que cette solution pourrait également profiter à d'autres industries.

"Nous nous sommes interrogés sur la durée de vie des cryoprotecteurs et avons cherché de nouvelles façons d'augmenter leur efficacité", a déclaré Anand. "Les glycols se dissolvent très rapidement dans l'eau et sont emportés avant le décollage de l'avion, et c'est un problème grave qui coûte des centaines de millions de dollars - dont la plupart finissent littéralement dans les égouts. Nous avons pensé, pourquoi ne pas améliorer ces produits chimiques eux-mêmes, et créer des alternatives qui peuvent durer plus longtemps tout en étant plus respectueuses de l'environnement. Et c'est ce que nous avons fini par faire".

Pour atteindre leur objectif, les chercheurs ont mis au point une vaste famille de plus de 80 revêtements antigel, qui peuvent être classés en solutions polymères, émulsions, crèmes et gels. Les formulations peuvent être facilement appliquées sur l'aluminium, l'acier, le cuivre, le verre, le plastique ou toute autre surface industrielle sans préconditionnement ni traitement de surface coûteux.

"Nos revêtements constituent un ensemble tout-en-un capable de retarder la formation de givre pendant de longues heures et, simultanément, de faire en sorte que toute glace formée à sa surface se détache facilement sous l'effet d'une brise légère ou d'une simple inclinaison du substrat", a déclaré M. Chatterjee.

Leurs travaux sont présentés dans un article d'Advanced Materials intitulé "A family of frost-resistant and icephobic coatings".

Les revêtements sont une famille de formulations à base de matériaux à changement de phase et de revêtements multifonctionnels qui peuvent adapter l'adhésion des salissures solides sur des surfaces fonctionnelles, allant de la glace aux bactéries, indépendamment de leur structure matérielle et de leur chimie inhérentes. Ce résultat a été obtenu en régulant la manière dont les produits chimiques s'échappent du système matériel et en créant une couche superficielle lubrifiante qui est à la fois glissante et non gelée par nature.

Les gels antigel sont également transparents, ce qui est essentiel pour des applications telles que les feux de signalisation, les feux de piste qui aident les pilotes lors des atterrissages, les pare-brise des voitures ou les fenêtres des bâtiments.

"Imaginez que vous enduisiez votre smartwatch de notre gel qui peut inhiber l'accumulation de glace dans les froids négatifs tout en empêchant simultanément toute contamination bactérienne", a déclaré Chatterjee.

"Puisque nos sprays antigivre sont bio-amicaux et anti-bactériens, nous pensons même qu'il y a un potentiel pour les utiliser dans l'agriculture afin d'empêcher les cultures d'être ruinées par les fortes gelées", a déclaré Anand. "Mais c'est une chimère, et nous devons faire plus d'études pour voir s'il y aura un effet négatif à long terme sur les plantes."

Une demande de brevet mondial intitulée "Compositions et méthodes pour inhiber la formation de glace sur les surfaces" a été déposée par le Bureau de gestion de la technologie de l'UIC.

"Ces matériaux présentent un grand potentiel pour de nombreuses applications, et je pense que le jour où des versions commerciales de nos matériaux verront le jour vient de se rapprocher", a déclaré Anand.

Les membres du groupe de recherche d'Anand, Hassan Bararnia et Umesh Chaudhuri, ont collaboré avec Chatterjee sur les expériences.

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