Les tissus qui résistent à l'eau sont essentiels pour tout, des vêtements de pluie aux tentes militaires, mais il a été démontré que les revêtements hydrofuges conventionnels persistent dans l'environnement et s'accumulent dans notre corps, et sont donc susceptibles d'être progressivement supprimés pour des raisons de sécurité. Cela laisse un grand vide à combler si les chercheurs peuvent trouver des substituts sûrs.

Maintenant, une équipe du MIT a trouvé une solution prometteuse :un revêtement qui non seulement ajoute de la déperlance aux tissus naturels comme le coton et la soie, mais est également plus efficace que les revêtements existants. Les nouvelles découvertes sont décrites dans la revue Matériaux fonctionnels avancés , dans un article des professeurs du MIT Kripa Varanasi et Karen Gleason, ancien postdoctorant du MIT Dan Soto, et deux autres.

« Le défi a été lancé par les régulateurs de l'environnement » en raison de l'élimination progressive des produits chimiques d'étanchéité existants, Varanasi explique. Mais il s'avère que l'alternative de son équipe surpasse en fait les matériaux conventionnels.

"La plupart des tissus qui disent 'déperlant' sont en fait résistants à l'eau, " dit Varanasi, qui est professeur agrégé de génie mécanique. "Si tu te tiens debout sous la pluie, l'eau finira par passer." En fin de compte, « le but est d'être répulsif, de faire rebondir les gouttes. » Le nouveau revêtement se rapproche de cet objectif, il dit.

En raison de la façon dont ils s'accumulent dans l'environnement et dans les tissus corporels, l'EPA est en train de réviser la réglementation sur les polymères à longue chaîne qui sont la norme de l'industrie depuis des décennies. "Ils sont partout, et ils ne se dégradent pas facilement, " dit Varanasi.

Les revêtements actuellement utilisés pour rendre les tissus hydrofuges sont généralement constitués de polymères longs à chaînes latérales perfluorées. Le problème est, les polymères à chaîne plus courte qui ont été étudiés n'ont pas autant d'effet hydrofuge (ou hydrophobe) que les versions à chaîne plus longue. Un autre problème avec les revêtements existants est qu'ils sont à base liquide, le tissu doit donc être immergé dans le liquide puis séché. Cela a tendance à boucher tous les pores du tissu, Varanasi dit, de sorte que les tissus ne peuvent plus respirer comme ils le feraient autrement. Cela nécessite une deuxième étape de fabrication dans laquelle de l'air est soufflé à travers le tissu pour rouvrir ces pores, augmentant le coût de fabrication et annulant une partie de la protection contre l'eau.

La recherche a montré que les polymères avec moins de huit groupes de carbone perfluoré ne persistent pas et ne se bioaccumulent pas autant que ceux qui en ont huit ou plus, les plus utilisés. Ce que cette équipe du MIT a fait, Varanasi explique, est de combiner deux choses :un polymère à chaîne plus courte qui, par lui-même, confère des propriétés hydrophobes et a été amélioré avec un traitement chimique supplémentaire; et un procédé de revêtement différent, appelé dépôt chimique en phase vapeur initié (iCVD), qui a été développé ces dernières années par la co-auteur Karen Gleason et ses collègues. Gleason est professeur Alexander and I. Michael Kasser de génie chimique et doyen associé au MIT. Crédit d'avoir proposé le meilleur polymère à chaîne courte et d'avoir permis de déposer le polymère avec iCVD, Varanasi dit, va principalement à Soto, qui est l'auteur principal de l'article.

En utilisant le procédé de revêtement iCVD, qui ne fait intervenir aucun liquide et peut se faire à basse température, produit un très mince, enduction uniforme qui épouse les contours des fibres et n'entraîne pas de colmatage des pores, éliminant ainsi le besoin de la deuxième étape de traitement pour rouvrir les pores. Puis, une étape supplémentaire, une sorte de sablage de la surface, peut être ajouté en tant que processus facultatif pour augmenter encore plus la déperlance. "Le plus grand défi était de trouver le bon endroit où la performance, durabilité, et la compatibilité iCVD pourraient fonctionner ensemble et offrir les meilleures performances, " dit Soto.

Le processus fonctionne sur de nombreux types de tissus différents, Varanasi dit, y compris le coton, nylon, et du linge, et même sur des matériaux non textiles tels que le papier, ouvrant une variété d'applications potentielles. Le système a été testé sur différents types de tissus, ainsi que sur différents motifs de tissage de ces tissus. « De nombreux tissus peuvent bénéficier de cette technologie, " dit-il. " Il y a beaucoup de potentiel ici. "

Les tissus enduits ont été soumis à un barrage de tests en laboratoire, y compris un test de pluie standard utilisé par l'industrie. Les matériaux ont été bombardés non seulement avec de l'eau mais avec divers autres liquides, y compris du café, ketchup, hydroxyde de sodium, et divers acides et bases - et les ont tous bien repoussés.

Les enduits ont subi des lavages répétés sans dégradation des enduits, et ont également passé des tests d'abrasion sévères, sans endommager les revêtements après 10, 000 répétitions. Finalement, sous forte abrasion, "la fibre sera endommagée, mais pas le revêtement, " il dit.

L'équipe, qui comprend également les anciens postdoctorants Asli Ugur et Taylor Farnham '14, SM '16, prévoit de continuer à travailler sur l'optimisation de la formule chimique pour la meilleure déperlance possible, et espère concéder sous licence la technologie en instance de brevet à des entreprises de tissus et de vêtements existantes. Le travail a été soutenu par le Deshpande Center for Technological Innovation du MIT.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l'actualité de la recherche du MIT, innovation et enseignement.