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    Une nouvelle surface glissante semblable à la salvinia

    Conception de la surface glissante de type Salvinia. (a) Feuille flottante de Salvinia molesta sur laquelle une goutte d'eau présente un état de Cassie stable. Bien que la conception rationnelle de la microstructure élastique en forme de batteur à œufs avec un gradient d'énergie de surface dans la direction verticale puisse stabiliser la ligne de contact pour empêcher l'empalement, une telle structure a une forte adhérence en raison des patchs hydrophiles. (b) Une surface glissante inspirée des plantes de pichet avec un lubrifiant moléculairement lisse fixé sur le dessus de la microstructure qui permet un transport rapide des gouttes ou des liquides. (c) La combinaison constitue le SSS sur lequel la goutte d'eau montre un état de Cassie stable et glissant. Le noir, violet, et les flèches pleines rouges représentent les directions de pression (P), la gravité (g) et la vitesse de transport des gouttes (V), respectivement. Crédit :©Science China Press

    Les surfaces superhydrophobes sont largement utilisées dans de nombreux environnements industriels, qui se composent principalement de saillies solides rugueuses qui emprisonnent l'air pour minimiser la zone liquide/solide. La stabilité de l'état superhydrophobe favorise un espacement relativement faible entre les protubérances. Cependant, cela augmente à son tour la force d'adhérence latérale qui retarde la mobilité des gouttes. Ainsi, l'optimisation simultanée de la stabilité de l'état de Cassie et de la minimisation de la force d'adhérence latérale reste un grand défi pour SHPOS à haute performance.

    Dans la nature, Les feuilles de Salvinia montrent un état Cassie de longue durée sous l'eau, en raison des trichomes hydrophobes en forme de batteur à œufs avec des épingles hydrophiles sur le dessus. La limite hydrophile à hydrophobe fixe la ligne de contact eau/air dans la direction verticale. Cependant, l'effet d'épinglage diminue également la mobilité de la ligne de contact dans la direction horizontale. Dans un autre axe de recherche, surfaces poreuses glissantes infusées de liquide (SLIPS) inspirées des plantes en pichet Nepenthes, ont été démontrés comme des substrats prometteurs où une faible force d'adhérence latérale pour les gouttes de tout liquide est requise. Une goutte sur une surface glissante infusée de liquide, cependant, montre à la fois un angle de contact et une vitesse de chute plus petits par rapport au SHPOS. Ainsi, obtenir une structure avec à la fois stabilité de l'état de Cassie et minimisation de la force d'adhérence latérale, nous devons combiner SHPOS et SLIPS. Cependant, l'introduction d'un coussin d'air stable entre les saillies à surface glissante est difficile en raison de la faible tension superficielle du lubrifiant.

    En réponse à ce défi, récemment, inspiré de la feuille de Salvinia avec ligne de contact eau/air stable et des plantes en pichet Nepenthes avec ligne de contact eau/air mobile, l'équipe de recherche en science des surfaces des matériaux dirigée par le professeur Xu Deng de l'Université des sciences et technologies électroniques de Chine (UESTC) a coopéré avec le professeur Periklis Papadopoulos (Université d'Ioannina) a proposé une surface glissante de type Salvinia (SSS). Le SSS est constitué d'une couche de polydiméthylsiloxane réticulé (PDMS) imprégnée de lubrifiant sur le dessus des piliers avec des parois latérales hydrophobes. Le lubrifiant crée une barrière énergétique supplémentaire, contre l'empalement quasi-statique et dynamique. Par ailleurs, la couche d'huile sur le dessus de la structure fonctionne également comme un lubrifiant qui réduit l'adhérence et améliore considérablement la mobilité des gouttes. Par conséquent, les gouttes sur le SSS montrent un état glissant stable de Cassie, évitant le fort effet d'accrochage sur les terrains hydrophiles de la plante Salvinia. Par rapport à une gouverne de même structure sans lubrifiant, le SSS présente une stabilité accrue contre la pression et l'impact, la mobilité latérale améliorée des gouttes d'eau ainsi que la traînée hydrodynamique réduite. En raison de sa fabrication facile et de ses performances améliorées, le SSS sera utile dans le transport de fluides visqueux, pipelines et dispositifs microfluidiques.


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