Schéma de principe de la fabrication d'une structure en forme de champignon. Crédit :KAIST
Une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Hee Tak Kim et Shin-Hyun Kim du département de génie chimique et biomoléculaire du KAIST a développé une technologie de fabrication qui peut produire à moindre coût des surfaces capables de repousser les liquides, y compris l'eau et l'huile.
L'équipe a utilisé la photofluidisation de polymères contenant des molécules d'azobenzène pour générer une surface superomniphobe qui peut être appliquée pour développer des tissus sans taches, tubulure médicale sans encrassement biologique, et surfaces sans corrosion.
Textures de surface en forme de champignon, aussi appelées structures doublement rentrantes, sont connus pour être la structure de surface la plus efficace qui améliore la résistance contre l'invasion de liquide, présentant ainsi une propriété superomniphobe supérieure.
Cependant, les procédés existants pour leur fabrication sont très délicats, long, et coûteux. De plus, les matériaux nécessaires à la fabrication se limitent à une plaquette de silicium rigide et coûteuse, ce qui limite l'utilisation pratique de la surface.
Pour surmonter de telles limitations, l'équipe de recherche a utilisé une approche différente pour fabriquer les structures réentrantes appelées photofludisation localisée en utilisant le phénomène optique particulier des polymères contenant des molécules d'azobenzène (appelés azopolymères). C'est un phénomène où un azopolymère se fluidifie sous irradiation, et la fluidisation a lieu localement au sein de la mince couche superficielle du polymère azo.
Image SEM d'une structure en forme de champignon. Crédit :KAIST
Avec cette nouvelle approche, l'équipe a facilité la photofluidisation localisée dans la couche superficielle supérieure des tenons cylindriques en azopolymère, reconfigurer avec succès les tenons cylindriques à une géométrie doublement réentrante tandis que la surface supérieure mince fluidisée d'un azopolymère s'écoule vers le bas.
La structure développée par l'équipe présente une propriété superomniphobe supérieure même pour les liquides infiltrant immédiatement la surface.
De plus, la propriété superomniphobe peut être maintenue sur une surface cible incurvée car ses matériaux de surface sont basés sur des molécules élevées.
Par ailleurs, la procédure de fabrication de la structure est hautement reproductible et évolutive, fournissant une voie pratique pour créer des surfaces omniphobes robustes.
Image de la propriété superomniphobe de différents types de liquide. Crédit :KAIST
Le professeur Hee Tak Kim a déclaré :"Non seulement la nouvelle technologie de photo-fluidisation dans cette étude produit des surfaces superomniphobes supérieures, mais il possède également de nombreux avantages pratiques en termes de procédés de fabrication et de flexibilité matérielle; donc, il pourrait grandement contribuer à des utilisations réelles dans diverses applications. »
Le professeur Shin-Hyun Kim a ajouté, "La géométrie doublement réentrante conçue dans cette étude a été inspirée par la structure de la peau des collemboles, insectes vivant dans le sol qui respirent par leur peau. Au cours de cette recherche, J'ai encore une fois réalisé que les humains peuvent apprendre de la nature pour créer de nouvelles conceptions d'ingénierie."
L'article (Jaeho Choi en tant que premier auteur) a été publié en ACS Nano , une revue internationale de nanotechnologie, en août.
