Un œil de papillon et une feuille de lotus ont été les inspirations d'un antireflet hydrofuge, ou superhydrophobe, revêtement de verre qui recèle un potentiel important pour les panneaux solaires, lentilles, détecteurs, les fenêtres, systèmes d'armes et de nombreux autres produits.

La découverte par des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie, détaillé dans un article publié dans le Journal de la chimie des matériaux C , est basé sur une couche nanostructurée mécaniquement robuste de film de verre poreux. Le revêtement peut être personnalisé pour être superhydrophobe, antibuée et antireflet.

"Alors que les feuilles de lotus repoussent l'eau et s'auto-nettoient quand il pleut, les yeux d'un papillon de nuit sont antireflet en raison de nanostructures effilées naturellement recouvertes où l'indice de réfraction augmente progressivement à mesure que la lumière se déplace vers la cornée du papillon, " dit Tolga Aytug, auteur principal de l'article et membre du groupe de chimie des matériaux de l'ORNL. "Combiné, ces caractéristiques offrent une capacité véritablement révolutionnaire de concevoir des revêtements pour des propriétés et des performances spécifiques. »

Être superhydrophobe, une surface doit atteindre un angle de contact des gouttelettes d'eau supérieur à 150 degrés. Le revêtement ORNL a un angle de contact compris entre 155 et 165 degrés, alors l'eau rebondit littéralement, évacuer la poussière et la saleté. Cette propriété combinée à la suppression de la réflexion de la lumière à partir d'une surface de verre est essentielle pour améliorer les performances dans de nombreuses applications optiques, a dit Aytug.

Le matériau de base, un type spécial de revêtement de verre, est également très durable, qui le distingue des technologies concurrentes, selon Aytug, qui a décrit le processus.

"Nous avons développé une méthode qui commence par le dépôt d'une fine couche de matériau de verre sur une surface de verre suivi d'un traitement thermique et d'un retrait sélectif de matière par gravure, ", a-t-il déclaré. "Cela produit une surface constituée d'un réseau tridimensionnel poreux de verre à haute teneur en silice qui ressemble à du corail microscopique."

Le fait que le revêtement puisse être fabriqué par des techniques standard de l'industrie le rend facile et peu coûteux à étendre et à appliquer à une grande variété de plates-formes en verre.

"La nature nanoporeuse interconnectée en trois dimensions unique de nos revêtements supprime considérablement les réflexions de la lumière de Fresnel sur les surfaces en verre, fournissant une transmission améliorée sur une large gamme de longueurs d'onde et d'angles, " a déclaré Aytug. L'effet Fresnel décrit la quantité de lumière réfléchie par rapport à la quantité transmise.

En ce qui concerne les panneaux solaires, la suppression de la lumière réfléchie se traduit par une augmentation relative de 3 à 6 % de l'efficacité de conversion lumière-électricité et de la puissance de sortie des cellules. Couplé à la capacité d'autonettoyage superhydrophobe, cela pourrait également réduire considérablement les coûts d'entretien et d'exploitation des panneaux solaires. En outre, le revêtement est très efficace pour bloquer la lumière ultraviolette.

D'autres applications potentielles incluent les lunettes, périscopes, instruments d'optique, photodétecteurs et capteurs. En outre, la propriété superhydrophobe peut être efficace pour empêcher l'accumulation de glace et de neige sur les éléments optiques et peut empêcher l'encrassement biologique dans les applications marines.

Aytug a souligné que la résistance à l'abrasion par impact du revêtement complète l'ensemble, ce qui le rend approprié pour des applications incalculables.

"Cette qualité le différencie de ses homologues polymères et poudres traditionnels, qui sont généralement mécaniquement fragiles, " Aytug a déclaré. "Nous avons montré que nos revêtements de verre nanostructurés présentent une résistance mécanique supérieure à l'abrasion par impact - comme les tempêtes de sable - et sont thermiquement stables à des températures approchant les 500 degrés Celsius."