Sciences

Des matériaux hydrophobes plus forts que la feuille de lotus

ActualitéClassé sous :chimie , matériau omniphobe , feuille de lotus

Des chercheurs de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux de Singapour ont réussi à créer des surfaces capables de repousser à la fois l'eau et l'huile : ils sont omniphobes. Une transformation chimique métallo-organique a permis la formation de microstructures en forme de champignons.

La feuille de lotus est superhydrophobe. Les chercheurs ont voulu créer des surfaces qui repoussent à la fois l’eau et les huiles. © Thomas Brown, Flickr, cc by sa 2.0

Certaines structures biologiques repoussent l’eau, comme les feuilles de lotus ou les ailes de papillon. À l'échelle microscopique, ces surfaces ne sont pas lisses mais ont une texture rêche, ce qui permet de piéger de l'air sous une gouttelette de liquide. Des chercheurs de Singapour ont réussi à imiter en partie ce principe afin de créer des revêtements qui repoussent l'eau. Ils ont même fait mieux en leur permettant d'éloigner aussi les huiles. Leurs résultats paraissent dans le Journal of the American Chemical Society.

Un revêtement est dit superhydrophobe lorsque l'angle de contact avec l'eau est supérieur à 150°. C'est ce qu'on observe dans la nature sur les feuilles de lotus. Certaines surfaces, quant à elles, peuvent repousser efficacement les huiles. Lorsqu'un matériau repousse à la fois l'huile et l'eau, il est dit « omniphobe ». Ce sont de telles surfaces que les chercheurs ont essayé de mettre au point. Ces matériaux résistent aux taches ; ils restent secs et toujours propres, ce qui permet de nombreuses applications.

Une difficulté avec les huiles est qu'elles présentent une tension de surface moindre que l'eau et ont tendance à s'étaler. Les chercheurs ont utilisé ici un processus chimique simple pour fabriquer leurs interfaces omniphobes.

Sur cette image de microscopie électronique, on observe des microchampignons à la surface du revêtement créé par les chercheurs. De telles structures rendent ce matériau omniphobe : il repousse à la fois l’eau et les huiles. © Jia Min Chin, IMRE

Matériaux omniphobes avec des microchampignons en surface

La surface créée présente des cristaux métallo-organiques en forme de champignons. Pour arriver à ce résultat, les chercheurs ont utilisé des MOF (metal-organic frameworks), des structures organométalliques poreuses, qui connectent des ions métalliques dans des structures multidimensionnelles en utilisant des liens hydrocarbonés.

Tout d'abord, ils ont fabriqué des films avec un MOF en mélangeant un précurseur de MOF et une membrane d'oxyde d'aluminium ; les scientifiques ont appliqué des conditions de haute température et de haute pression, ce qui a conduit à la formation d'aiguilles alignées perpendiculairement des deux côtés de la membrane. Ensuite, ils ont courbé ces aiguilles pour rendre le matériau capable de repousser l'huile en mettant la membrane en suspension dans une solution aqueuse de précurseur du MOF.

Les revêtements omniphobes ainsi créés repoussent les huiles à longue chaîne. Pour Jia Min Chin, auteur de ces travaux, ce processus chimique produit des résultats auparavant limités à des équipements coûteux. « Notre but était de développer des techniques simples pour fabriquer des structures intéressantes accessibles aux scientifiques du monde entier. »

Abonnez-vous à la lettre d'information La quotidienne : nos dernières actualités chaque jour.

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !

Cela vous intéressera aussi