Le revêtement pourrait être une solution peu coûteuse pour empêcher les tuyaux extérieurs, composants d'aile d'avion et autres équipements contre le gel par temps froid. Crédit :iStock.com/fottograff
Les scientifiques des matériaux de l'école d'ingénierie UCLA Samueli et leurs collègues en Chine ont mis au point un revêtement qui empêche la formation de glace. Son fonctionnement s'inspire d'un mécanisme naturel qui empêche le sang de geler chez plusieurs espèces de poissons vivant près de l'Antarctique.
Leur étude, qui est publié dans Question , suggère que le nouveau revêtement pourrait être une solution peu coûteuse et polyvalente pour éviter les pièces critiques sur les ailes d'avion, tuyaux extérieurs et autres équipements contre le gel par temps froid. C'est le premier matériau qui empêche la formation de glace en agissant sur trois aspects distincts de la formation de glace.
"La formation de glace commence à partir de la nucléation, quand un petit cristal germe de glace se forme pour la première fois, avant qu'il ne pousse et adhère finalement à une surface, " dit Ximin He, qui a dirigé l'étude et est professeur adjoint de science et d'ingénierie des matériaux à l'UCLA. « Bien qu'il existe des solutions anti-verglas, ils sont conçus pour s'attaquer à un seul de ces trois aspects de ce processus complexe, ou ils ne fonctionnent que sur certains types de surfaces. Ce nouveau revêtement est une solution tout-en-un pour empêcher la formation de glace sur de nombreuses surfaces différentes, des plastiques aux métaux en passant par la céramique, et dans des conditions différentes."
Il a dit que le matériau est également simple à fabriquer et très durable.
Le gel est composé principalement d'eau, mais son ingrédient clé est le polydiméthylsiloxane, un non toxique, polymère à base de silicone utilisé dans les lentilles de contact, produits de beauté, lubrifiants et autres applications nécessitant une certaine glissance.
Lorsqu'il est pulvérisé sur une surface, il forme une mince, couche transparente qui permet d'éviter le gel de trois manières différentes :en abaissant la température de congélation de l'eau en surface, retardant la croissance des cristaux de glace et rendant la surface difficile à adhérer à la glace.
Les chercheurs ont testé le revêtement sur plusieurs matériaux, y compris le plastique, un verre, céramiques et métaux. Il a établi un record en empêchant la formation de glace jusqu'à ce que la température atteigne 31 degrés en dessous de zéro Celsius (ou 23,8 degrés en dessous de zéro Fahrenheit). Le précédent record de 28 degrés en dessous de zéro Celsius (18,4 degrés en dessous de zéro Fahrenheit) a été établi en 2016 lorsqu'un revêtement différent a été appliqué au silicium et au verre. (Le groupe de recherche qui a mené cette étude était dirigé par Jianjun Wang de l'Académie chinoise des sciences à Pékin, qui était également co-auteur des dernières recherches.)
Schéma montrant les trois façons dont un nouveau composé inventé par des chercheurs de l'UCLA et de la Chine empêche la formation de glace. Crédit :Ximin He Lab/UCLA
L'eau gèle généralement autour de zéro degré Celsius (32 degrés Fahrenheit), bien que le point de congélation précis dépende des conditions environnementales.
L'hydrogel a également établi un record pour le temps pendant lequel il a retardé la formation de glace à une température de 25 degrés en dessous de zéro Celsius (13 degrés en dessous de zéro Fahrenheit). Dans l'étude, matériaux, y compris le plastique, un verre, les céramiques et les métaux recouverts d'hydrogel ont mis plus de 65 minutes à se former à cette température, plus de 40 minutes de plus que le précédent record, qui a également été fixé lors de l'étude de 2016.
Et même si de la glace se forme à la surface d'un objet, le revêtement hydrogel permet d'enlever facilement la glace par simple brossage ou soufflage, sans gratter l'objet ni appliquer de chaleur.
Dans les années 1960, les scientifiques ont découvert que plusieurs espèces de poissons de l'Antarctique fabriquent des protéines qui agissent comme un antigel pour leur circulation sanguine. Des protéines similaires ont depuis été trouvées chez les insectes, micro-organismes et plantes. Le nouveau revêtement fonctionne en partie en imitant la structure moléculaire de ces protéines.
Les chercheurs ont mené une grande partie de l'expérience dans un laboratoire, bien qu'un test ait été effectué à l'extérieur, À Pékin, à des températures inférieures au point de congélation.
Les autres auteurs de l'étude à l'UCLA étaient Zhiyuan He, Mutian Hua, Shuwang Wu et Dong Wu, tous les membres du groupe de recherche de He. Les autres auteurs étaient Chenyang Wu de l'Académie chinoise des sciences à Pékin, et Xinyuan Zhu de l'Université Jiao Tong de Shanghai.
C'est un expert en hydrogels; Le laboratoire de Wang à l'Académie chinoise des sciences étudie l'antigivrage.
