Des chercheurs de l'Ohio State University ont inventé un revêtement pour cuir synthétique qui repousse à la fois l'eau et l'huile. Dans ces images, les chercheurs déposent une goutte d'huile sur un morceau de cuir synthétique non traité (haut, de gauche à droite) et un morceau de cuir synthétique traité (en bas, de gauche à droite). Après le traitement, l'huile s'écoule. Crédit : Université d'État de l'Ohio.
Si vous avez déjà taché votre veste en similicuir préférée ou dû décoller vos jambes nues d'un siège auto en vinyle collant en été, la solution à vos problèmes se trouve peut-être à la surface d'une feuille de lotus.
Des chercheurs de l'Ohio State University ont déjà utilisé une texture nano-ingénierie basée sur les feuilles floues pour concevoir du verre autonettoyant et un maillage qui sépare l'huile de l'eau.
Maintenant, dans la revue Colloïdes et surfaces A , ils rapportent avoir trouvé un moyen d'adapter le même revêtement inspiré de la nature au cuir synthétique à base de plastique. L'eau et l'huile roulent du revêtement, qui empêche la surface en cuir de devenir collante jusqu'à des températures de 70 degrés Celsius (158 degrés Fahrenheit).
Le revêtement pourrait rendre plus propre, des meubles moins collants, intérieurs automobiles, Vêtements, chaussures et sacs à main - tous les produits pour lesquels les gens utilisent du cuir synthétique, dit Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar et Howard D. Winbigler Professeur de génie mécanique à l'Ohio State.
"Le cuir véritable est un matériau important depuis le début de l'histoire humaine, " dit Bhushan. " Aujourd'hui, le marché du cuir synthétique est en croissance car il est moins cher et plus facile à travailler. A notre connaissance, c'est la première fois que quelqu'un réussit à fabriquer du cuir synthétique qui n'est pas seulement résistant à l'eau, mais super-liquiphobe - il repousse à la fois l'eau et les liquides à base d'huile."
Le cuir synthétique est fabriqué à partir de tissu enduit de plastique, généralement du polyuréthane (PU) ou du chlorure de polyvinyle (PVC). Le PVC et le PU peuvent être moulés en feuilles plates avec des rainures qui lui donnent une texture semblable à du cuir. Comme le cuir véritable, le cuir synthétique est quelque peu perméable aux liquides. Contrairement au cuir véritable, il devient collant à haute température car la chaleur ramollit la surface du plastique.
Bhushan est spécialisé dans la biomimétique, la science de la création de matériaux et de processus qui imitent la nature. Une grande partie de son travail a été inspirée par des feuilles de lotus, dont les surfaces bosselées repoussent naturellement l'eau.
Comme dans leurs expériences précédentes créant des surfaces hydrofuges et oléofuges, les chercheurs ont essayé de créer une texture bosselée en pulvérisant un revêtement de nanoparticules de silice sur la surface du cuir synthétique.
Des chercheurs de l'Ohio State University ont inventé un revêtement pour cuir synthétique qui repousse à la fois l'eau et l'huile. Dans ces images, les chercheurs déposent une goutte d'eau sur un morceau de cuir synthétique non traité (haut, de gauche à droite) et un morceau de cuir synthétique traité (en bas, de gauche à droite). Après le traitement, l'eau s'écoule. Crédit : Université d'État de l'Ohio.
Mais Bhushan et le doctorant Dev Gurera ont rapidement découvert que les plastifiants du cuir synthétique, c'est-à-dire les produits chimiques qui donnent au plastique sa plasticité - empêchaient les nanoparticules de coller, surtout à l'intérieur des rainures en similicuir. Ils ont donc nettoyé la surface avec un traitement à la lumière ultraviolette couramment utilisé dans la fabrication de puces informatiques.
Le résultat :Les nanoparticules collées au cuir synthétique nettoyé, créant une surface bosselée. Ensuite, les chercheurs ont scellé les nanoparticules avec une résine de silicone. Le revêtement était en grande partie transparent, la texture semblable à du cuir était donc toujours visible.
Bhushan et Gurera ont enduit des échantillons de PU et de PVC et les ont testés pour les propriétés hydrofuges et oléofuges et autonettoyantes, ainsi que la durabilité et la résistance à la chaleur.
Ils ont pressé des gouttelettes d'huile et d'eau sur le cuir synthétique et ont testé de combien la surface devrait être inclinée pour que la gouttelette roule. L'eau a coulé avec une inclinaison de 2 degrés et l'huile avec une inclinaison de 4 degrés. Toute inclinaison inférieure à 10 degrés est considérée comme super-liquiphobe.
Pour voir comment l'usure a affecté le revêtement, les chercheurs ont creusé une rainure dans la surface en faisant glisser une petite perle de saphir 100 fois dessus. The tilt angle required to get droplets to roll off the scratched surface increased to 7 degrees—still super-liquiphobic—but only when the droplet rolled across (that is, perpendicular to the direction of) the worn-in groove.
When the leather was placed so that the droplet would have to roll inside the worn groove, the required angle for the droplet to roll off increased to 44 degrees. That sounds pretty bad, but it's still better than the untreated PU and PVC surfaces, which remained coated with water or oil even when they were tilted to 90 degrees.
To test self-cleaning, the researchers sprayed black silicon carbide powder on the leather and measured how much of the powder could be washed away by a single water droplet. On untreated synthetic leather, the water washed away about 10 percent of the powder, while on the treated leather, 90 percent of it was washed away.
And the stickiness? The hottest temperature reported inside a closed car sitting in the sunlight is around 80 degrees Celsius (176 degrees Fahrenheit). At that temperature, les chercheurs ont dit, the coating can't maintain its integrity, because the PU or PVC beneath it begins to flow like an extremely viscous fluid. The coating did remain un-sticky up to 70 degrees Celsius (158 degrees Fahrenheit), so it could keep your legs from sticking to a car seat on most hot days.
It won't prevent a very hot seat from burning you, however—so watch out. At least your favorite "leather" jacket will look and feel the same.
