Des chercheurs de l'Université du Texas à Dallas ont découvert qu'une nouvelle surface qu'ils ont développée pour collecter l'eau de l'air encourage les minuscules gouttelettes d'eau à se déplacer spontanément en gouttelettes plus grosses.

Lorsque les chercheurs ont placé des microgouttelettes d'eau sur leur surface lubrifiante liquide, les microgouttelettes se sont propulsées pour grimper, sans force extérieure, en gouttelettes plus grosses le long d'une huile, ménisque en forme de rampe qui se forme à partir du lubrifiant autour des plus grosses gouttelettes. Le "phénomène de gouttelettes grossissantes" a formé des gouttelettes suffisamment grosses pour être récoltées.

"Cet effet d'escalade induit par le ménisque a permis une coalescence rapide sur des surfaces hydrophiles et n'a pas été signalé auparavant. Nous avons découvert un nouveau phénomène physique qui permet de récupérer l'eau plus rapidement de l'air sans force externe, " a déclaré le Dr Xianming Dai, professeur assistant de génie mécanique à la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, qui a dirigé les travaux. « Si nous n'avons pas ce nouveau phénomène, les gouttelettes seraient trop petites, et nous pouvions à peine les ramasser.

Des microgouttelettes d'eau sur une surface hydrophile SLIPS (à gauche) se propulsent pour grimper, sans force extérieure, en gouttelettes plus grosses le long d'une huile, ménisque en forme de rampe qui se forme à partir du lubrifiant autour des plus grosses gouttelettes. Sur la droite, le clip vidéo montre comment les microgouttelettes se comportent sur une surface solide et glissante.

Les résultats, publié le 25 mars dans Rapports cellulaires Sciences physiques , pourrait résoudre des problèmes clés dans la récupération de l'eau de l'air. De nombreuses gouttelettes qui se condensent à partir de la vapeur d'eau dans l'air sont trop petites pour être collectées, et ils peuvent couvrir une surface d'une manière qui empêche une condensation supplémentaire.

Le développement de nouvelles technologies qui récupèrent l'eau de l'atmosphère est un domaine de recherche en pleine croissance, car de plus en plus de personnes vivent dans des zones où l'eau douce est rare. Les scientifiques estiment que 4 milliards de personnes vivent dans des régions souffrant de graves pénuries d'eau douce pendant au moins un mois chaque année. Ce nombre devrait atteindre entre 4,8 milliards et 5,7 milliards d'ici 2050. Les raisons incluent le changement climatique, des approvisionnements en eau pollués et une demande accrue en raison à la fois de la croissance démographique et des changements de comportement d'utilisation.

La clé de l'action d'auto-escalade de la microgoutte est une surface que Dai et ses collègues ont développée précédemment. Leur lubrifiant liquide, une surface poreuse hydrophile glissante infusée de liquide (SLIPS), a une nature hydrophile unique pour la collecte de l'eau et dirige rapidement les gouttelettes d'eau dans les réservoirs.

Les chercheurs ont découvert par accident le phénomène des gouttelettes autopropulsées à leur surface. Ils testaient différents lubrifiants pour déterminer lequel pouvait le mieux faciliter la collecte de l'eau lorsqu'ils voyaient les plus petites gouttelettes d'eau se propulser en gouttelettes plus grosses. Cela les a amenés à collaborer avec le Dr Howard A. Stone, titulaire d'une chaire d'ingénierie mécanique et aérospatiale à l'Université de Princeton et expert en dynamique des fluides, pour étudier la physique sous-jacente du phénomène.