Une nouvelle classe de nanomatériaux superhydrophobes pourrait simplifier le processus de protection des surfaces contre l'eau.

Un matériau fabriqué par des scientifiques de l'Université Rice, l'Université de Swansea, l'université de Bristol et l'université de Nice Sophia Antipolis est peu chère, non toxique et peut être appliqué sur une variété de surfaces par pulvérisation ou par centrifugation.

Les chercheurs dirigés par le chimiste de Rice Andrew Barron ont rapporté leur découverte dans le journal de l'American Chemical Society Matériaux et interfaces appliqués ACS .

Le matériau à base d'hydrocarbures peut être un remplacement "vert" de coûteux, les fluorocarbures dangereux couramment utilisés pour les applications superhydrophobes, dit Barron.

"La nature sait fabriquer ces matériaux et rester respectueux de l'environnement, " a déclaré Barron. "Notre travail a été de comprendre comment et pourquoi, et d'imiter ça."

La feuille de lotus était très présente dans leurs esprits alors que les chercheurs tentaient d'imiter l'une des surfaces les plus hydrophobes et hydrofuges de la planète. Barron a déclaré que les capacités de la feuille découlent de sa hiérarchie de structures doubles microscopiques et nanométriques.

"Dans la feuille de lotus, ceux-ci sont dus aux papilles dans l'épiderme et aux cires épicuticulaires sur le dessus, " dit-il. " Dans notre matériel, il y a une microstructure créée par l'agglomération de nanoparticules d'alumine imitant les papilles et les fractions organiques hyperramifiées simulant l'effet des cires épicuticulaires."

La fabrication et les tests de ce que les chercheurs appellent un matériau à faible énergie de surface (LSEM) d'hydrocarbures ramifiés ont été réalisés par l'auteur principal Shirin Alexander, agent de recherche à l'Energy Safety Research Institute du Swansea University Bay Campus.

Là, Alexander a enduit des nanoparticules d'oxyde d'aluminium facilement synthétisées avec des acides carboxyliques modifiés qui présentent des chaînes d'hydrocarbures hautement ramifiées. Ces chaînes hérissées sont la première ligne de défense contre l'eau, rendre la surface rugueuse. Cette rugosité, une caractéristique des matériaux hydrophobes, emprisonne une couche d'air et minimise le contact entre la surface et les gouttelettes d'eau, ce qui leur permet de glisser.

Être superhydrophobe, un matériau doit avoir un angle de contact avec l'eau supérieur à 150 degrés. L'angle de contact est l'angle auquel la surface de l'eau rencontre la surface du matériau. Plus les perles sont grosses, plus l'angle est élevé. Un angle de 0 degrés est fondamentalement une flaque d'eau, tandis qu'un angle maximum de 180 degrés définit une sphère touchant juste la surface.

Le LSEM de l'équipe Barron, avec un angle observé d'environ 155 degrés, est essentiellement équivalent aux meilleurs revêtements superhydrophobes à base de fluorocarbure, dit Barron. Même avec des techniques de revêtement et des températures de durcissement variées, le matériau a conservé ses qualités, les chercheurs ont rapporté.

Les applications potentielles incluent les revêtements réduisant le frottement pour les applications marines où il existe un accord international pour essayer de protéger l'eau contre des additifs potentiellement dangereux tels que les fluorocarbures, dit Barron. « Les surfaces texturées des autres revêtements superhydrophobes sont souvent endommagées et réduisent ainsi le caractère hydrophobe, ", a-t-il déclaré. "Notre matériau a une structure hiérarchique plus aléatoire qui peut subir des dommages et maintenir ses effets."

Il a déclaré que l'équipe travaillait à améliorer l'adhérence du matériau à divers substrats, ainsi que d'examiner l'application à grande échelle sur des surfaces.