Lorsque Konrad Rykaczewski a déménagé dans la région du désert de Sonora en Arizona il y a six ans, il a pris une bouteille d'eau et a pulvérisé les plantes dans sa cour avant, de ne pas les arroser, mais pour voir comment ils interagissaient avec les gouttelettes d'eau.

"C'était la première fois que je vivais dans un désert, et j'étais fasciné par la flore et la faune, " Rykaczewski a dit, professeur d'ingénierie à l'Arizona State University à Tempe, Arizona. "Ce que j'ai remarqué à propos des figues de Barbarie, c'est que les nouveaux coussinets sont superhydrophobes, mais ceux d'une saison de plus juste en dessous d'eux sont superhydrophiles. Je me suis demandé pourquoi."

Rykaczewski a commencé à regarder les animaux du désert, y compris les serpents à sonnettes qui changent de forme pour boire l'eau de leur peau. Motivé par ses observations dans la cour avant, Rykaczewski a recruté des étudiants et, avec une subvention de démarrage du Centre de biomimétisme de l'ASU, a commencé à expérimenter en laboratoire pour caractériser la structure épidermique microscopique en 3D des cactus aux périodes sèches et humides de l'année. Rykaczewski applique les leçons de mouillabilité - l'étude de la façon dont les gouttelettes interagissent avec les solides - aux surfaces d'ingénierie pour les applications industrielles.

Kenneth (Tchad) Manning, un doctorant sur le projet qui a dirigé les travaux expérimentaux, présentera les découvertes de l'équipe de cette recherche sur la mouillabilité de Sonora à la 71e réunion annuelle de la Division of Fluid Dynamics de l'American Physical Society, qui aura lieu du 18 au 20 novembre au Georgia World Congress Center à Atlanta, Géorgie.

Ils ont découvert que, tandis que les nouveaux coussinets de cactus (cladodes) ont un effet cireux continu, surface hydrophobe, les plus anciennes sont recouvertes d'un réseau de microfissures "qui descendent tout au long de la cire jusqu'à la paroi cellulaire, " qui est hydrophile, expliqua Manning.

En utilisant la vidéo haute vitesse, les chercheurs ont documenté que les gouttelettes d'eau rebondissent sur les jeunes, tampons cireux, mais avec des tampons plus anciens, les microfissures exposant la surface hydrophile interne font que les gouttelettes d'eau frappent et collent. "La peau agit comme une membrane intelligente, " dit Manning. " Alors que les cactus se dessèchent, les fissures se referment, aider à préserver l'eau.

Les résultats informent maintenant les recherches de Manning pour développer un matériau intelligent pour les combinaisons de protection contre les matières dangereuses. Les pores du matériau se fermeront en présence de produits chimiques dangereux mais resteront sinon ouverts, ce qui permettra le transfert de vapeur et de chaleur hors de la combinaison de protection contre les matières dangereuses, un facteur qui limite actuellement leur utilisation.

C'est une astuce intelligente que les figues de Barbarie ont déjà affinée. "C'est le même genre de changement dans la morphologie de la surface, ", a déclaré Manning.