Inspiré par la nature, une technique verte peu coûteuse qui permet aux matériaux courants de repousser les liquides a été développée par les scientifiques de KAUST et pourrait conduire à diverses applications allant de la réduction de la traînée sous-marine à l'antifouling.

Rendre les surfaces hydrofuges, appelé omniphobie, est utilisé dans une gamme de procédés industriels allant de la réduction de l'encrassement biologique et de la traînée sous-marine à la distillation membranaire, imperméabilisation et séparation huile-eau.

La réalisation d'un tel placage repose généralement sur l'application de revêtements perfluorés; cependant, ceux-ci se dégradent dans des environnements physiques et chimiques difficiles, l'augmentation des coûts et des impacts sur la santé et l'environnement et la limitation de leur utilisation.

Rendu de matériaux conventionnels, comme les plastiques et les métaux, l'omniphobie est un objectif alléchant depuis un certain temps; ce défi a conduit Himanshu Mishra et ses collègues du centre de dessalement et de réutilisation de l'eau KAUST à s'inspirer de la nature.

Les chercheurs ont d'abord testé des microtextures comportant des piliers doublement réentrants :elles se sont inspirées d'une équipe de recherche basée aux États-Unis qui, en 2014, a démontré que ces piliers présentaient une omniphobie sans précédent dans l'air, même lorsque les matériaux étaient intrinsèquement humides.

"En premier, ces résultats semblaient défier les idées reçues car la rugosité des surfaces intrinsèquement mouillantes les rend encore plus mouillantes, " a déclaré Mishra. " Nous avons donc décidé d'étudier ces microtextures par nous-mêmes. "

L'équipe a confirmé que les surfaces intrinsèquement humides avec des micropiliers doublement réentrants présentent effectivement une omniphobie dans l'air, mais ils ont également constaté qu'il était perdu de manière catastrophique en présence de défauts ou de dommages physiques localisés ou lors d'une immersion dans des liquides de mouillage.

"C'étaient de sérieuses limitations car les surfaces réelles sont endommagées pendant l'utilisation, " a déclaré Mishra. "Cela nous a inspirés à nous tourner vers la nature et à étudier les peaux de collemboles."

Les motifs sur la peau des collemboles - de minuscules insectes du sol qui vivent dans des conditions humides - exploitent les textures de surface qui contiennent des cavités doublement réentrantes, les garder au sec. En utilisant des outils de photolithographie et de gravure à sec au KAUST Nanofabrication Core Lab, les chercheurs ont recréé ces microcavités doublement réentrantes sur des surfaces de silice.

L'exploitation des caractéristiques doublement réentrantes a montré que les microcavités emprisonnaient l'air et empêchaient la pénétration des liquides, même sous des pressions élevées. En outre, leur caractère compartimenté empêchait toute perte d'omniphobie en présence de dommages ou défauts localisés ou lors d'immersion dans des liquides mouillants.

"Après avoir démontré la preuve de concept, nous prévoyons maintenant de traduire le processus de fabrication du laboratoire au Workshop Core Lab à KAUST pour créer des cavités doublement réentrantes sur des matériaux courants, tels que le polyéthylène téréphtalate et les aciers à faible teneur en carbone, " a déclaré Mishra. " Cela peut aider à libérer leur potentiel d'applications pour réduire la traînée hydrodynamique et l'antifouling. "