Pendant des années, les scientifiques ont été inspirés par la nature pour innover des solutions à des problèmes délicats, même les déversements de pétrole - des catastrophes causées par l'homme avec des conséquences environnementales et économiques dévastatrices. Une nouvelle étude de l'USC s'inspire de la structure de la feuille pour fabriquer un matériau capable de séparer l'huile et l'eau, ce qui pourrait conduire à des méthodes de nettoyage des déversements de pétrole plus sûres et plus efficaces. Crédit :Yang Yang
Pendant des années, les scientifiques ont été inspirés par la nature pour innover des solutions à des problèmes délicats, même les déversements de pétrole – des catastrophes causées par l'homme avec des conséquences environnementales et économiques dévastatrices. Une nouvelle étude de l'USC s'inspire de la structure de la feuille pour fabriquer un matériau capable de séparer l'huile et l'eau, ce qui pourrait conduire à des méthodes de nettoyage des déversements de pétrole plus sûres et plus efficaces.
En outre, le matériau est capable de "manipulation de microgouttelettes, " ou le transfert de volumes miniatures de liquide. La microfluidique à base de gouttelettes est un outil utilisé dans diverses applications comme les cultures cellulaires, synthèse chimique et séquençage de l'ADN.
Grâce à l'impression 3D, Le professeur agrégé Yong Chen et son équipe de recherche à la Daniel J. Epstein School of Industrial and Systems Engineering de l'USC Viterbi School of Engineering ont réussi à imiter un phénomène biologique dans les feuilles des plantes appelé « effet Salvinia ». Leur étude se concentre sur une fougère flottante originaire d'Amérique du Sud appelée Salvinia molesta. Les feuilles uniques sont super-hydrophobes, signifiant "craignant l'eau" et conservent une poche d'air environnante lorsqu'ils sont immergés dans l'eau en raison de la présence de poils résistants à l'eau.
"Je pense que la raison pour laquelle la surface de la plante est super-hydrophobe est qu'elle vit sur l'eau et a besoin d'air pour survivre, " Yang Yang, chercheur postdoctoral dans l'équipe de Chen, mentionné. "S'il n'y avait pas eu l'évolution à long terme de cette plante, la plante pourrait être immergée dans l'eau et mourrait."
Structure hydrofuge
Au niveau microscopique, les poils des feuilles s'alignent dans une structure ressemblant à un batteur à oeufs, ou fouet de cuisine. Chen explique que la surface de la feuille de Salvinia est composée de cette structure dite de « batteur à œufs » qui est super-hydrophobe.
En utilisant une méthode appelée impression 3D à accumulation de surface immergée (impression ISA-3D), l'équipe de recherche a réussi à créer la microstructure du batteur à œufs dans des échantillons fabriqués à partir de nanotubes de plastique et de carbone. Chen explique que la méthode a permis à l'équipe de démontrer la fabrication d'un matériau doté à la fois de propriétés super-hydrophobes et oléphiles (absorbant l'huile) qui, lorsqu'ils sont combinés, générer des forces capillaires capables de séparer très efficacement l'huile et l'eau.
