(PhysOrg.com) -- Dans la nature, les surfaces texturées offrent à certaines plantes la capacité de piéger les insectes et le pollen, certains insectes la capacité de marcher sur l'eau, et le gecko la capacité de grimper aux murs. Pouvoir imiter ces caractéristiques à plus grande échelle stimulerait de nouvelles avancées dans les énergies renouvelables et la médecine. Dans un article publié dans le numéro du 10 octobre de Matériaux naturels , une équipe de chercheurs de Penn State, le Laboratoire de recherche navale, et le rapport de la Harvard Medical School sur le développement d'un film mince conçu qui imite les capacités naturelles des insectes aquatiques à marcher à la surface de l'eau, et pour que les papillons versent l'eau de leurs ailes.

Bien que les surfaces autonettoyantes superhydrophobes soient un domaine de recherche actif, ce développement marque une percée technique dans la capacité de contrôler la directionnalité du transport de liquide. En utilisant un réseau de nanotiges de poly(p-xylylène) synthétisées par une technique ascendante en phase vapeur, les chercheurs ont pu épingler des gouttelettes d'eau dans une direction avec d'énormes forces d'adhérence proportionnelles au nombre de nanotiges et à la tension de surface, tout en libérant des gouttelettes dans la direction opposée.

Le différentiel entre la goupille et la force de déclenchement est de 80 micronewtons, plus de dix fois les valeurs rapportées dans d'autres surfaces d'ingénierie avec des caractéristiques de type cliquet, et la première de ces surfaces à être conçue à l'échelle nanométrique. Récemment, les auteurs ont également démontré l'adhérence directionnelle et le frottement de ces surfaces, semblable à la façon dont un gecko peut escalader un mur ( J. Physique appliquée , 2010). Les pieds de Gecko contiennent environ 4 millions de cheveux par millimètre carré, tandis que les nanotiges de polymère peuvent être déposées à 40 millions de tiges par millimètre carré.

Le nanofilm produit par cette technique, appelé dépôt à angle oblique, fournit une surface lisse à l'échelle microscopique pour le transport de petites gouttelettes d'eau sans pompes ni ondes optiques et avec une déformation minimale pour les dispositifs microfluidiques auto-alimentés pour la médecine et pour le microassemblage.

Dans un travail parrainé par la marine américaine, le nanofilm est prévu pour être utilisé comme revêtement qui réduirait la traînée sur la coque des navires et retarderait l'encrassement. Les utilisations industrielles et énergétiques potentielles sont les seringues directionnelles et les diodes à fluide, dispositifs fluidiques numériques sans pompe, efficacité accrue du refroidissement thermique des puces électroniques, revêtements pour pneus, et même dans la production d'énergie à partir de gouttes de pluie.

Le leader de l'équipe de Penn State, Melik Demirel, professeur agrégé de sciences de l'ingénieur et de mécanique et auteur correspondant du rapport, estime que la technique actuelle en phase vapeur en laboratoire, qui bien que relativement simple nécessite encore un vide, peut être remplacé par une technique en phase liquide, ce qui permettrait d'adapter la production de leur matériel à la taille de l'industrie. « L'impact majeur de notre méthode est que, pour la première fois, nous pouvons créer une surface directionnelle contrôlée à l'échelle nanométrique, » conclut Demirel.