Une couche de revêtement hydrophobe fournit un mécanisme auto-contrôlé pour la conservation de l'eau à l'aide de fissures de taille nanométrique (nanocracks) réglées par le comportement de gonflement de la membrane en réponse aux conditions d'humidité externes, qui agissent comme des nanovannes. Crédit :Chi Hoon Park et al. La nature (2016). DOI :10.1038/nature17634
(Phys.org) - Une équipe de chercheurs composée de membres d'institutions de Corée du Sud et d'Australie a développé un revêtement pour les membranes utilisées dans les piles à combustible et de nombreuses autres applications qui lui permet de continuer à fonctionner à un niveau élevé même lorsque les températures et l'humidité augmentent. tombe à des niveaux qui font normalement souffrir les performances. Dans leur article publié dans la revue La nature , l'équipe décrit leur revêtement, comment il fonctionne et les différents matériaux qui peuvent être améliorés grâce à son utilisation. Jovan Kamcev et Benny Freeman de l'Université du Texas à Austin ont publié un article News &Views dans le même numéro de revue décrivant le travail effectué par l'équipe et les nombreuses façons dont le revêtement membranaire a été testé avec succès.
Les membranes sont un élément essentiel des machines qui reposent sur la séparation ionique ou granulométrique - certaines applications bien connues sont les efforts de filtration de l'eau, génération d'énergie dans les piles à combustible et les batteries à flux et par électrodialyse inverse. Bien qu'utile, les membranes ont aussi la réputation d'être assez fragiles, entraînant des réparations coûteuses, remplacement ou dégradation des performances. Un tel exemple est que la plupart des membranes doivent être maintenues humides pour fonctionner correctement, qui peut devenir problématique dans certains environnements. Filtration de l'eau dans un désert chaud du Moyen-Orient, par exemple, souffre lorsque les températures montent en flèche et que le taux d'humidité baisse. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche rapporte qu'elle a développé un revêtement pour membranes qui fonctionne de la même manière que les pores stomatiques d'une plante de cactus - les pores s'ouvrent pour permettre l'absorption de dioxyde de carbone pendant les périodes d'humidité plus élevée, comme la nuit, puis se refermer lorsque le taux d'humidité baisse pendant la chaleur de la journée.
Le revêtement de la membrane est réalisé en plaçant une fine couche de matériau lié au fluor qui est hydrofuge sur la membrane, dans un environnement à faible humidité - dans des conditions d'humidité élevée, des nanofissures apparaissent dans le matériau, permettant à l'eau dans l'air de passer à travers la membrane ci-dessous. Mais, à mesure que les températures augmentent et que le taux d'humidité baisse, la matière se resserre, combler les lacunes là où existent les fissures, empêchant l'eau de la membrane de s'évaporer. Kamcev et Benny Freeman rapportent que le revêtement a été testé avec succès sur une grande variété d'applications dans diverses conditions environnementales, et que jusqu'à présent, il a prouvé sa capacité à protéger des membranes délicates dans des environnements sévères, permettant leur utilisation dans une gamme beaucoup plus large d'applications.
