L'utilisation de champs électriques pour modifier les propriétés des liquides en contact avec une surface peut être utilisée dans plusieurs applications, comme l'électrophorèse, où un courant électrique peut séparer les molécules par taille. Les chercheurs d'A*STAR ont maintenant développé une technique pour étudier l'effet des champs électriques sur les propriétés des lubrifiants à base d'huile, qui pourraient déboucher sur de nouvelles applications en nanofluidique et en nanotribologie.

Lorsqu'un liquide est confiné entre des surfaces rapprochées, il peut former des couches ordonnées, entraînant des modifications de la viscosité et de la structure moléculaire du liquide. Comprendre les propriétés mécaniques de ces couches ordonnées est important pour le développement de dispositifs et de lubrifiants nanotechnologiques.

Cela a conduit Sean O'Shea et Eugene Soh de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR à développer une technique pour déterminer si les propriétés mécaniques des liquides, tels que l'écoulement ou l'adhérence de surface, peut être réglé en appliquant des champs électriques externes.

« Ce sont le type de questions d'ingénierie à traiter afin de développer des surfaces « intelligentes » pour des applications qui nécessitent une adhérence contrôlable électriquement, lubrification ou débit, " dit O'Shea. " Cependant, nous devons d'abord enquêter sur la présence de tout effet induit électriquement significatif."

Jusqu'à présent, les études ont principalement utilisé de l'eau ou des liquides ioniques, car leur nature polaire signifie qu'ils sont considérablement influencés par les champs électriques. Cependant, l'utilisation de liquides ioniques est coûteuse, les chercheurs ont donc utilisé les lubrifiants plus conventionnels undécanol et tétradécane, qui se composent d'hydrocarbures à longue chaîne qui fournissent des couches ordonnées épaisses.

Avec un fort champ électrique entre la pointe d'un microscope à force atomique (AFM) et un substrat de graphite immergé dans les liquides, les chercheurs ont pu produire des couches d'hydrocarbures hautement ordonnées le long de la surface du graphite. Une caractéristique de ces couches ordonnées est qu'elles donnent lieu à des forces oscillatoires qui peuvent être mesurées par l'AFM.

Bien que des forces oscillatoires aient été observées lorsqu'aucun champ électrique n'était appliqué, indiquant des couches ordonnées dans le liquide près de la surface, ces forces apparaissaient beaucoup moins fréquemment lorsqu'un champ électrique puissant était appliqué à travers l'undécanol, et un peu moins fréquemment dans le tétradécane.

Mais lorsque les liquides ont été bouillis à 140 degrés Celsius pour éliminer les petites quantités d'eau présentes dans les huiles, les forces oscillatoires sont restées présentes même à des intensités de champ électrique élevées.

"Nos travaux suggèrent qu'en plus des changements d'orientation des molécules, un autre mécanisme, qui résulte de la présence de traces d'eau, doit être pris en compte lorsque des champs électriques sont appliqués, " dit O'Shea. " Cela représente un pas de plus vers une lubrification et/ou un écoulement de liquide contrôlable sur les surfaces. "