Des pare-brise qui évacuent l'eau si efficacement qu'ils n'ont pas besoin d'essuie-glaces. Les coques des navires sont si glissantes qu'elles glissent sur l'eau plus efficacement que les coques ordinaires.

Ce sont quelques-unes des applications potentielles du graphène, l'un des nouveaux matériaux les plus en vogue dans le domaine de la nanotechnologie, soulevée par les recherches de James Dickerson, professeur adjoint de physique à Vanderbilt.

Dickerson et ses collègues ont découvert comment créer un film autoportant d'oxyde de graphène et modifier sa rugosité de surface de sorte qu'elle provoque soit la formation de perles et le ruissellement de l'eau, soit son étalement en une fine couche.

"Les films de graphène sont transparents et, car ils sont en carbone, ils sont très peu coûteux à faire, " Dickerson a déclaré. " La technique que nous utilisons peut être rapidement étendue pour la produire en quantités commerciales. "

Son approche est documentée dans un article publié en ligne par la revue ACS Nano le 26 novembre.

Le graphène est composé de feuilles d'atomes de carbone disposées en anneaux - quelque chose comme du grillage moléculaire. Non seulement c'est l'un des matériaux les plus minces possibles, mais il est 10 fois plus résistant que l'acier et conduit mieux l'électricité à température ambiante que tout autre matériau connu. Les propriétés exotiques du graphène ont suscité un grand intérêt scientifique, mais Dickerson est l'un des premiers à étudier comment il interagit avec l'eau.

De nombreux scientifiques qui étudient le graphène le fabriquent en utilisant une méthode sèche, appelé « clivage mécanique, " qui consiste à frotter ou à racler du graphite contre une surface dure. La technique produit des feuilles à la fois extrêmement fines et extrêmement fragiles. La méthode de Dickerson peut produire des feuilles tout aussi fines mais beaucoup plus résistantes que celles fabriquées par d'autres techniques. Elle est déjà utilisée commercialement pour produire une variété de revêtements et de céramiques différents. Connu sous le nom de dépôt électrophorétique, cette technique « humide » combine un champ électrique au sein d'un milieu liquide pour créer des films de nanoparticules qui peuvent être transférés sur une autre surface.

Dickerson et ses collègues ont découvert qu'ils pouvaient changer la manière dont les particules d'oxyde de graphène s'assemblent en un film en faisant varier le pH du milieu liquide et la tension électrique utilisée dans le processus. Une paire de réglages dépose les particules dans un arrangement de "tapis" qui crée une surface presque atomiquement lisse. Une paire de paramètres différente fait que les particules s'agglutinent en de minuscules "briques" formant une surface bosselée et inégale. Les chercheurs ont déterminé que la surface du tapis provoque l'étalement de l'eau en une fine couche, tandis que la surface de la brique fait perler et ruisseler l'eau.

Dickerson poursuit une approche qui pourrait créer un film qui améliore ces propriétés associées à l'eau, ce qui les rend encore plus efficaces pour étaler l'eau ou la faire perler et ruisseler. Il existe un intérêt académique et commercial considérable pour le développement de revêtements avec ces propriétés améliorées, dit super-hydrophobe et super-hydrophile. Les applications potentielles vont des lunettes et vêtements autonettoyants aux surfaces antibuée, en passant par la protection contre la corrosion et la protection contre les charges de neige sur les bâtiments. Cependant, efficace, les revêtements bon marché et durables ne sont pas encore sortis du laboratoire.

L'idée de Dickerson est d'appliquer sa procédure de base au "fluorographene" - une version fluorée du graphène qui est une version bidimensionnelle du téflon - récemment produite par Kostya S. Novoselov et Andre K. Geim à l'Université de Manchester, qui a reçu le prix Nobel 2010 pour la découverte du graphène. Le fluorographène normal sous tension devrait être considérablement plus efficace pour repousser l'eau que l'oxyde de graphène. Il y a donc de fortes chances qu'une version "brique" et une version "tapis" aient des effets extrêmes liés à l'eau, chiffres de Dickerson.