Chercheurs du groupe de recherche du professeur Anish Tuteja, MSE, Polymères, Surfaces, et interfaces (PSI-ψ); démontrer l'utilisation de leur nouveau développement - des surfaces qui repoussent tous les liquides connus connus sous le nom de "surfaces superomniphobes". Une dalle d'écran non revêtue est mouillée par des liquides, mais une pièce traitée reste sèche. Des chercheurs de l'Université du Michigan ont développé une surface "superomniphobe" qui peut repousser pratiquement n'importe quel liquide. Photo :Joseph Xu, Michigan Ingénierie Communications et marketing
(Phys.org) - Un revêtement nanométrique composé d'au moins 95 % d'air repousse la plus large gamme de liquides de tous les matériaux de sa catégorie, les faisant rebondir sur la surface traitée, selon les chercheurs en ingénierie de l'Université du Michigan qui l'ont développé.
En plus des vêtements super résistants aux taches, le revêtement pourrait conduire à des vêtements respirants pour protéger les soldats et les scientifiques des produits chimiques, et des peintures imperméables avancées qui réduisent considérablement la traînée sur les navires.
Des gouttelettes de solutions qui endommageraient normalement votre chemise ou votre peau reculent lorsqu'elles touchent la nouvelle "surface superomniphobe".
"Pratiquement tout liquide que vous jetez dessus rebondit sans le mouiller. Pour de nombreux autres revêtements similaires, les liquides à très faible tension superficielle tels que les huiles, alcools, acides organiques, les bases organiques et les solvants adhèrent à eux et ils pourraient commencer à se diffuser et ce n'est pas ce que vous voulez, " dit Anish Tuteja, professeur assistant en science et ingénierie des matériaux, génie chimique et science et ingénierie macromoléculaires.
Tuteja est l'auteur correspondant d'un article sur le revêtement publié dans le numéro actuel du Journal de l'American Chemical Society .
Elle et ses collègues ont testé plus de 100 liquides et n'en ont trouvé que deux capables de pénétrer le revêtement. Il s'agissait de chlorofluorocarbures, des produits chimiques utilisés dans les réfrigérateurs et les climatiseurs. Dans le labo de Tuteja, dans une manifestation, la surface repousse le café, sauce soja et huile végétale, ainsi que des acides chlorhydrique et sulfurique toxiques qui pourraient brûler la peau. Tuteja dit qu'il est également résistant à l'essence et à divers alcools.
Pour appliquer le revêtement, les chercheurs utilisent une technique appelée électrofilage qui utilise une charge électrique pour créer de fines particules de solide à partir d'une solution liquide. Jusque là, ils ont enduit de petits carreaux de paravent et des bandes de tissu de la taille d'un timbre-poste.
Le revêtement est un mélange de particules plastiques caoutchouteuses de " polydiméthylsiloxane, " ou PDMS, et des cubes nanométriques résistants aux liquides développés par l'Air Force qui contiennent du carbone, fluor, silicium et oxygène. La chimie du matériau est importante, mais sa texture aussi. Il épouse la structure des pores de la surface sur laquelle il est appliqué, et il crée également une toile plus fine à l'intérieur de ces pores. Cette structure signifie qu'entre 95 et 99 pour cent du revêtement sont en fait des poches d'air, Ainsi, tout liquide qui entre en contact avec le revêtement touche à peine une surface solide.
Photo :Joseph Xu, Michigan Ingénierie Communications et marketing
Parce que le liquide touche de simples filaments de la surface solide, par opposition à une plus grande surface, le revêtement développé peut réduire considérablement les forces intermoléculaires qui rapprochent normalement les deux états de la matière. Ces forces d'interaction de Van der Waals sont réduites au minimum.
"Normalement, lorsque les deux matériaux se rapprochent, ils s'imprègnent mutuellement d'une petite charge positive ou négative, et dès que le liquide entre en contact avec la surface solide, il commencera à se répandre, " a déclaré Tuteja. "Nous avons considérablement réduit l'interaction entre la surface et la gouttelette."
Avec presque aucune incitation à se répandre, les gouttelettes restent intactes, n'interagissant qu'avec les molécules d'elles-mêmes, conserver une forme sphérique, et rebondit littéralement sur le revêtement.
Une classification de liquide que ce revêtement repousse est la catégorie dite non newtonienne, qui comprend les shampooings, crèmes anglaises, du sang, des peintures, argiles et encres d'imprimerie, par exemple. Ce sont des liquides qui changent de viscosité en fonction des forces qui leur sont appliquées. Ils diffèrent des Newtoniens, comme l'eau et la plupart des autres liquides, dont la viscosité reste la même quelle que soit la force appliquée. La viscosité est une mesure de la résistance d'un liquide à s'écouler lors de l'application de la force, et il est parfois considéré comme son épaisseur.
"Personne n'a jamais démontré le rebond de liquides non newtoniens à faible tension superficielle, " dit Tuteja.
