Dans une avance qui pourrait rendre les écrans de téléphone résistants à la saleté, comptoirs, objectifs d'appareil photo et d'innombrables autres objets du quotidien, un chercheur en science des matériaux de l'Université du Michigan a démontré une durable, revêtement transparent qui évacue rapidement l'eau, huiles, alcools et, Oui, beurre d'arachide.

Appelé « omniphobe » dans le jargon de la science des matériaux, le nouveau revêtement repousse à peu près tous les liquides connus. C'est le dernier d'une série de revêtements révolutionnaires du laboratoire d'Anish Tuteja, U-M professeur agrégé de science et d'ingénierie des matériaux. Les efforts antérieurs de l'équipe ont produit des revêtements durables qui repoussaient la glace et l'eau, et un revêtement omniphobe plus fragile. Le nouveau revêtement omniphobe est le premier à être durable et transparent. S'applique facilement sur pratiquement toutes les surfaces, c'est détaillé dans un article publié dans Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Tuteja envisage le nouveau revêtement comme un moyen d'empêcher les surfaces de se salir, à la fois dans la maison et l'industrie. Cela pourrait fonctionner sur les écrans d'ordinateur, les tables, sols et murs, par exemple.

"J'ai un enfant de 2 ans à la maison, donc pour moi, ce projet particulier ne concernait pas seulement la science, " a déclaré Tuteja. " Nous sommes enthousiasmés par ce que cela pourrait faire pour rendre les maisons et les garderies plus propres, et nous examinons également une variété d'applications possibles dans l'industrie."

Il dit que le nouveau revêtement est le dernier résultat de l'approche systématique de l'équipe, qui rompt avec l'approche traditionnelle « mix-and-see » de la science des matériaux. En cartographiant les propriétés fondamentales d'une vaste bibliothèque de substances, ils sont capables de prédire mathématiquement comment les deux se comporteront lorsqu'ils seront combinés. Cela leur permet de concocter une variété presque infinie de combinaisons avec des propriétés très spécifiquement adaptées.

"Autrefois, les chercheurs auraient pu prendre une substance très durable et une substance très répulsive et les mélanger ensemble, " Tuteja a dit. "Mais cela ne donne pas nécessairement une durabilité, revêtement répulsif."

Ils ont découvert qu'une propriété appelée "miscibilité partielle, " ou la capacité de deux substances à se mélanger exactement de la bonne manière. Les produits chimiques qui fonctionnent bien ensemble font un produit beaucoup plus durable, même s'ils sont moins durables individuellement.

Ajuster la miscibilité de ce revêtement particulier a posé un défi particulier. Pour créer un revêtement polyvalent qui est optiquement clair et suffisamment lisse pour repousser les huiles et les alcools, l'équipe avait besoin de trouver un ingrédient répulsif et un liant avec exactement la bonne quantité de miscibilité, ainsi que la capacité de coller à une grande variété de substrats. Ils avaient également besoin d'un revêtement qui resterait lisse pendant le traitement et le séchage.

"Vous pouvez repousser l'eau avec une surface rugueuse qui crée de minuscules poches d'air entre l'eau et la surface, mais ces surfaces ne repoussent pas toujours les huiles ou les alcools en raison de leur tension superficielle inférieure, " Tuteja a déclaré. "Nous avions besoin d'une surface très lisse qui interagit le moins possible avec une variété de liquides, et nous avions aussi besoin d'ingrédients qui se mélangent très bien, car trop de séparation de phases entre les ingrédients dispersera la lumière."

Finalement, l'équipe a découvert qu'un mélange de polyuréthane fluoré et d'une molécule hydrofuge spécialisée appelée F-POSS ferait l'affaire. Leur recette forme un mélange qui peut être pulvérisé, brossé, plongé ou enduit par centrifugation sur une grande variété de surfaces, où il se lie étroitement. Bien que la surface puisse être rayée par un objet pointu, il est durable dans un usage quotidien. Et son niveau de séparation de phase extrêmement précis le rend optiquement clair.

"Le répulsif et le liant se mélangent assez bien pour former un revêtement transparent, mais il y a une très petite quantité de séparation de phase entre eux, " dit Mathew Boban, un chercheur diplômé en science et génie des matériaux et un auteur de l'article. "Cette séparation permet au F-POSS de flotter en quelque sorte à la surface et de créer une belle couche répulsive."

Tuteja pense que le revêtement sera peu coûteux au moment où il verra le marché de masse - le polyuréthane fluoré est un produit peu coûteux, ingrédient commun. Et tandis que F-POSS est rare et cher aujourd'hui, les fabricants sont en train de l'étendre à la production de masse, ce qui devrait considérablement réduire son coût.

L'équipe de recherche mène également d'autres études pour s'assurer que le revêtement n'est pas toxique pour une utilisation dans des endroits comme les garderies. Tuteja estime que le revêtement pourrait être commercialisé dans les deux prochaines années, et il pense que les revêtements à l'épreuve des enfants ne sont qu'un début.

Le revêtement pourrait également être utilisé en réfrigération, la production d'électricité et le raffinage du pétrole, toutes les industries qui dépendent de la condensation de liquides. Le nouveau revêtement pourrait permettre à l'équipement d'éliminer plus rapidement l'eau condensée et les produits chimiques, augmentant l'efficacité jusqu'à 20 pour cent. C'est un changeur de jeu, car ces industries sont parmi les plus volumineuses et les plus énergivores au monde.

Le document s'intitule "Smooth, Tout solide, Faible hystérésis, Surfaces omniphobes avec une durabilité mécanique améliorée."