Des chercheurs créent la surface la plus hydrophobe qui soit
Une méthode révisée pour créer des surfaces hydrophobes a des implications pour toute technologie où l'eau rencontre une surface solide
Des chercheurs ont mis au point un nouveau mécanisme pour faire glisser les gouttes d'eau sur les surfaces, décrit dans un article publié dans Nature Chemistry. Cette découverte remet en question les idées existantes sur la friction entre les surfaces solides et l'eau et ouvre une nouvelle voie pour l'étude du glissement des gouttelettes au niveau moléculaire. La nouvelle technique a des applications dans toute une série de domaines, notamment la plomberie, l'optique et les industries automobile et maritime.
Représentation artistique de la couche de molécules liquides qui repoussent les gouttelettes d'eau.
Ekaterina Osmekhina/Aalto University
Tout autour de nous, l'eau interagit en permanence avec des surfaces solides. La cuisine, les transports, l'optique et des centaines d'autres technologies sont influencés par la façon dont l'eau adhère aux surfaces ou en glisse. La compréhension de la dynamique moléculaire de ces gouttelettes microscopiques aide les scientifiques et les ingénieurs à trouver des moyens d'améliorer de nombreuses technologies domestiques et industrielles.
Les surfaces de type liquide constituent un nouveau type de surface anti-gouttelettes qui offre de nombreux avantages techniques par rapport aux approches traditionnelles. Robin Ras, professeur à l'université d'Aalto, a récemment publié un article à ce sujet dans Nature Reviews Chemistry. Elles possèdent des couches moléculaires très mobiles mais liées de manière covalente au substrat, ce qui confère aux surfaces solides une qualité liquide qui agit comme une couche de lubrifiant entre les gouttelettes d'eau et la surface elle-même. Une équipe de recherche dirigée par Ras a utilisé un réacteur spécialement conçu pour créer une couche de molécules ressemblant à un liquide, appelée monocouche auto-assemblée (SAM), sur une surface de silicium.
Observer la croissance des monocouches auto-assemblées
C'est la première fois que quelqu'un va directement au niveau du nanomètre pour créer des surfaces moléculairement hétérogènes", déclare Sakari Lepikko, chercheur doctorant et auteur principal de l'étude.
En ajustant soigneusement les conditions telles que la température et la teneur en eau à l'intérieur du réacteur, l'équipe a pu ajuster avec précision la surface de silicium couverte par la monocouche.
Je trouve passionnant qu'en intégrant le réacteur à un ellipsomètre, nous puissions observer la croissance des monocouches auto-assemblées avec un niveau de détail extraordinaire", déclare Ras.
Les résultats montrent que la surface est plus glissante lorsque la couverture de SAM est faible ou élevée, ce qui correspond également aux situations où la surface est la plus homogène. Lorsque la couverture est faible, la surface de silicium est le composant le plus répandu, et lorsqu'elle est élevée, ce sont les SAM qui sont les plus répandues.
Il était contre-intuitif de constater que même une faible couverture donnait une glissance exceptionnelle", poursuit M. Lepikko.
Lorsque le taux de couverture est faible, l'eau forme un film sur la surface, ce qui, pensait-on, augmentait le frottement. Nous avons découvert qu'au contraire, l'eau s'écoule librement entre les molécules de la SAM lorsque la couverture de la SAM est faible, glissant ainsi sur la surface. Et lorsque la couverture de SAM est élevée, l'eau reste sur le dessus de la SAM et glisse tout aussi facilement. Ce n'est qu'entre ces deux états que l'eau adhère aux SAM et colle à la surface".
La nouvelle méthode s'est révélée exceptionnellement efficace, l'équipe ayant créé la surface liquide la plus glissante au monde.
Anti-buée, dégivrant, autonettoyant
La découverte promet d'avoir des implications partout où des surfaces anti-gouttelettes sont nécessaires. Selon M. Lepikko, cela couvre des centaines d'exemples, de la vie quotidienne aux solutions industrielles.
Le transfert de chaleur dans les tuyaux, le dégivrage et l'antibuée sont autant d'utilisations potentielles. Il sera également utile dans le domaine de la microfluidique, où de minuscules gouttelettes doivent être déplacées en douceur, et pour créer des surfaces autonettoyantes. Notre mécanisme contre-intuitif est un nouveau moyen d'accroître la mobilité des gouttelettes partout où cela est nécessaire", déclare M. Lepikko.
L'équipe prévoit ensuite de poursuivre l'expérimentation de sa monocouche d'auto-assemblage et d'améliorer la couche elle-même. M. Lepikko est particulièrement enthousiaste quant aux informations que ces travaux ont permis d'obtenir pour de futures innovations.
Le principal problème d'un revêtement SAM est qu'il est très fin et qu'il se disperse donc facilement après un contact physique. Mais leur étude nous apporte des connaissances scientifiques fondamentales que nous pouvons utiliser pour créer des applications pratiques durables".
Les recherches menées dans le cadre de l'infrastructure nationale de recherche OtaNano ont été réalisées par le groupe Soft Matter and Wetting du département de physique appliquée, qui a également produit d'autres matériaux hydrofuges d'avant-garde.
Des chercheurs de l'université de Jyväskylä ont également contribué à cette étude.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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