Poteaux électriques qui s’effondrent, avions aux ailes gelées cloués au sol… Pour mettre fin à ces désagréments, des chercheurs ont inventé un revêtement en spray, en se basant uniquement de théories physiques. Et ça marche !

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[EN VIDÉO] Les avions du futur résisteront au givre grâce à l’effet lotus Le dégivrage des avions met à rude épreuve la patience des voyageurs pressés (et souvent des pilotes). Mais des chercheurs européens proposent une solution : rendre les avions « glaciophobes », pour ainsi dire allergiques au givre, en s’inspirant des caractéristiques extraordinaires des feuilles de lotus.

Les vagues de froid ont des conséquences majeures dans de nombreux secteurs économiques. Elles entraînent la rupture de canalisationscanalisations, une dégradation des chaussées, l'effondrementeffondrement des poteaux électriques ou des lignes de transmission, des fissures dans les bâtiments ou le gelgel des pales d'éolienneséoliennes. Sans parler des transports : trains bloqués et avions cloués au sol par le givregivre coûtent, chaque année, des millions d'euros aux exploitants.

La glace sur les lignes électriques peut aboutir à des blackout hivernaux. © Сyrustr, Fotolia
La glace sur les lignes électriques peut aboutir à des blackout hivernaux. © Сyrustr, Fotolia

De nombreuses recherches restées insatisfaisantes

À l'heure actuelle, on utilise dans les aéroports des produits de dégivrage ou d'anti-givrage à base de glycol ou des systèmes chauffants. Des produits polluants ou énergivores dont l'action s'avère très éphémère. Depuis de nombreuses années, les chercheurs tentent de mettre au point des matériaux empêchant la glace d'adhérer. Certains se sont ainsi inspirés des feuilles de lotus ou des carapaces de scarabée pour développer des surfaces nanostructurées hydrophobes. Il y a deux ans, une équipe de l'université de Houston, menée par le professeur Hadi Ghasemi, avait inventé une « surface magnétique glissante » constituée de nanoparticulesnanoparticules d'oxyde de ferfer sur laquelle les gouttesgouttes d'eau glissent au lieu de geler. Malheureusement , toutes ces tentatives n'ont pas permis jusqu'ici de parvenir à une efficacité suffisante et à un coût compétitif.

Résistant à l’abrasion, aux UV et aux attaques chimiques

Hadi Ghasemi n'a pourtant pas lâché l'affaire et pense, cette fois-ci, avoir trouvé la solution : un revêtement applicable en spray sur n'importe quelle surface et qui prévient l'adhérence de la glace pour une duréedurée d'au moins 10 ans. Après à peine une heure de séchage, une surface résistante aux produits chimiques et obtenue, ainsi qu'aux UVUV (un facteur important pour l'aviation), aux chocs et à l'abrasionabrasion. « L'adhérence de la glace est 800 fois moins importante que sur de l'aluminium », avance Hadi Ghasemi, qui vient de publier ses travaux dans la revue Materials Horizons. Qui plus est, ce produit est totalement inoffensif pour l'environnement.

Lorsqu’on applique une force minimale à l’interface entre la glace et le matériau, le revêtement élastomère génère des microbulles qui fissurent la glace. © Céline Deluzarche, Futura, d’après <i>Peyman Irajizad et al, Materials Horizons, </i>2019
Lorsqu’on applique une force minimale à l’interface entre la glace et le matériau, le revêtement élastomère génère des microbulles qui fissurent la glace. © Céline Deluzarche, Futura, d’après Peyman Irajizad et al, Materials Horizons, 2019

La théorie de localisation des contraintes

Pour mettre au point ce revêtement miracle, le chercheur s'est appuyé sur une nouvelle technique appelée « localisation des contraintes », où les théories physiquesphysiques permettent de prédire les propriétés d'un matériaumatériau. Il en est ici ressorti un élastomère à base de siliconesilicone. Lorsque ce dernier est appliqué sur une surface exposée au gel, il suffit d'appliquer une force minimale le long d'un champ de contrainte local (par exemple, le flux d'airair sur l'aile d'un avion) pour que les liaisons électrostatiquesélectrostatiques soient détruites et qu'apparaissent des microbulles. Il se forme alors des lignes de fracture qui se propagent à l'interface glace-revêtement pour détacher la glace du matériau.

Cette théorie de localisation des contraintes offre des possibilités bien plus vastes, entrevoit déjà Hadi Ghasemi : « Il suffit de définir les propriétés que vous recherchez et l'on peut prédire quel matériau a besoin d'être synthétisé ». Ou comment en quelque sorte substituer la physique à la chimiechimie.