Des chercheurs de la Northwestern University ont découvert une nouvelle façon de réduire considérablement la formation de givre sur n'importe quelle surface. La découverte pourrait aider à réduire la quantité d'énergie nécessaire pour le dégivrage et pourrait potentiellement entraîner moins de vols annulés, qui peut être mis à la terre par la moindre couche de gel.

En ajustant la texture de la surface de n'importe quel matériau, l'équipe a pu réduire expérimentalement la formation de givre jusqu'à 60 %. La structure de surface à l'échelle millimétrique contient un série déchiquetée de pics et de vallées, que les chercheurs ont observé dans la nature. Avec cette structure, l'équipe a également montré théoriquement que la formation de givre pouvait être réduite jusqu'à 80 %.

"Cette idée est venue en regardant les feuilles, " a déclaré le parc Kyoo-Chul de Northwestern, qui a dirigé l'étude. "Il y a plus de formation de givre sur les régions convexes d'une feuille. Sur les régions concaves (les nervures), on voit beaucoup moins de gel. Nous avons découvert que c'est la géométrie, et non le matériau, qui contrôle cela. »

L'étude sera publiée aujourd'hui (10 mars) dans le Actes de l'Académie nationale des sciences . Park est professeur adjoint de génie mécanique à la McCormick School of Engineering de Northwestern.

Les gens qui vivent dans des climats froids sont bien trop familiers avec le gel. Il se forme lorsque de la vapeur d'air humide ou de la condensation entre en contact avec une surface qui est en dessous de la température de congélation.

Chaque hiver, les gens le grattent de leurs voitures ou craignent qu'il ne tue leurs plantes. Mais le gel est plus qu'une nuisance. Le givre sur les ailes d'avion peut créer une traînée, rendre le vol dangereux, voire impossible. Et, lors de l'accumulation à l'intérieur des congélateurs et des réfrigérateurs, le gel réduit considérablement l'efficacité énergétique des appareils.

Mais le givre ne se forme pas sur tout. Pour les objets, comme les feuilles, qui ont une géométrie ondulante, le gel se forme sur les sommets mais rarement dans les vallées.

"Les gens l'ont remarqué depuis plusieurs milliers d'années, " Park dit. " Remarquablement, il n'y avait aucune explication sur la façon dont ces modèles se forment."

Grâce à des travaux expérimentaux et des simulations informatiques, Park et ses collaborateurs ont découvert que la condensation est renforcée sur les pics et supprimée dans les vallées des surfaces ondulées. La petite quantité d'eau condensée dans les vallées s'évapore alors, résultant en une zone à l'abri du gel. Même lorsque Park utilisait un matériau de surface qui attire l'eau, l'eau s'évaporait encore des vallées lorsqu'elle était en dessous du point de congélation.

Park a utilisé ces nouvelles informations pour trouver la texture de surface optimale pour empêcher la formation de givre. La surface gagnante contient des pics et des vallées d'un millimètre de haut avec de petits angles (40-60 degrés) entre les deux.

Bien qu'une fine ligne de givre se forme encore sur les sommets de la topographie de surface, il peut être décongelé avec beaucoup moins d'énergie. Il évite également le besoin d'utiliser des liquides avec des points de givrage ou des revêtements de surface inférieurs, qui peut être facilement rayé.

"La zone de non-givrage lance le processus de dégivrage, " Park a déclaré. " Ainsi, cela réduirait les matériaux et l'énergie utilisés pour résoudre les problèmes de glaçage. Tout ce que nous avons à faire est de fournir aux autres les directives pour concevoir ces surfaces dentelées. »