Les chercheurs d'A*STAR ont utilisé des méthodes de nanoimpression pour fabriquer des films polymères à motifs avec une topographie de surface inspirée de celle d'un pétale de rose, produisant une gamme de films transparents avec des forces d'accrochage à l'eau élevées.

Une surface à laquelle adhère une goutte d'eau, même quand il est renversé, est décrit comme ayant de fortes caractéristiques d'épinglage de l'eau. Un pétale de rose et une feuille de lotus sont tous deux superhydrophobes, pourtant, des dissemblances dans leurs propriétés d'épinglage de l'eau font qu'une goutte d'eau adhère à un pétale de rose mais roule sur une feuille de lotus. Les deux types de feuilles diffèrent par leur topographie de surface à l'échelle micro et nanométrique et ce sont ces détails topographiques qui modifient la force de fixation de l'eau. Le pétale de rose est presque uniformément réparti, des saillies microscopiques de forme conique avec des plis nanométriques sur ces saillies, tandis que la feuille de lotus a des protubérances microscopiques réparties de manière aléatoire.

Les surfaces imprimées développées par Jaslyn Law et ses collègues de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux A*STAR et de l'Université de technologie et de design de Singapour présentent des motifs uniformément répartis de protubérances à l'échelle nanométrique de forme conique ou parabolique. Les chercheurs ont découvert que les forces d'épinglage de l'eau sur ces surfaces à motifs continus étaient beaucoup plus importantes que sur les surfaces sans motifs et les surfaces composées de structures isolées à nanopiliers ou de réseaux à l'échelle nanométrique. Ils pourraient ensuite atteindre des forces d'accrochage à l'eau élevées en modelant les nanoprotrusions sur des films polymères avec une gamme de différentes hydrophobies non modelées, y compris le polycarbonate, poly(méthacrylate de méthyle) et polydiméthylsiloxane (voir image).

"D'autres méthodes qui recréent l'effet d'épinglage de l'eau ont utilisé de vrais pétales de rose comme moule, mais à moins que des précautions particulières ne soient prises, il est probable qu'il y ait des défauts et des incohérences dans le motif recréé, " explique le co-auteur Andrew Ng. " Alors que les approches ascendantes pour créer des modèles, par exemple, ablation au laser, pulvérisation de flamme liquide ou dépôt chimique en phase vapeur - sont plus cohérents, ces méthodes sont limitées dans les types de motifs qui peuvent être utilisés et l'échelle à laquelle un substrat peut être modelé."

En revanche, les méthodes de nanoimpression sont capables de fabriquer des surfaces polyvalentes et à grande échelle, et peut être combiné avec des techniques roll-to-roll, permettant ainsi potentiellement plus d'applications commerciales.

Il a également été démontré que les surfaces en polycarbonate à motifs réduisaient l'effet « anneau de café » :le film déposé de manière inégale laissé lors de l'évaporation d'une gouttelette chargée de soluté. Cette atténuation de l'effet d'anneau de café peut aider les technologies microfluidiques et, plus généralement, les surfaces à motifs pourraient être utilisées dans les régions arides pour la collecte de la rosée ou dans des applications anti-goutte comme dans les serres.