Il est bien connu que l'augmentation de la mouillabilité à l'eau et la diminution de l'adhérence de l'huile sur une membrane peuvent réduire l'encrassement de la membrane dû au dépôt d'huile. Dans le passé, la communauté scientifique s'est principalement concentrée sur le réglage de la charge de surface de la membrane par modification chimique pour améliorer la mouillabilité de l'eau et donc réduire l'encrassement. Ces tentatives ont réussi en partie, mais les propriétés antisalissures à long terme n'avaient pas encore été atteintes.

Maintenant, l'équipe de l'Université de Manchester a découvert que les propriétés de mouillage des membranes de vermiculite, préparé en empilant de nombreuses couches de feuilles de vermiculite bidimensionnelles, peut être réglé de super-hydrophile à hydrophobe simplement en échangeant les cations présents à la surface et entre les couches de vermiculite.

Plus loin, l'équipe a également démontré comment exploiter cette propriété inhabituelle pour réduire l'encrassement des membranes lors de la filtration huile-eau en utilisant de la vermiculite superhydrophile échangée au lithium (vermiculite de lithium) comme couche de revêtement pour les membranes de microfiltration commerciales.

Dr Kun Huang, l'auteur principal de l'article a déclaré :"Les membranes de vermiculite de lithium fournissent non seulement une superhydrophilie, mais repoussent également les gouttelettes d'huile pendant la filtration en raison de leur propriété superoléophobe sous l'eau. L'adhérence de l'huile sous l'eau sur les membranes de microfiltration revêtues de vermiculite était plus de 40 fois inférieure membrane."

La séparation huile-eau démontrée n'est qu'un exemple de l'utilisation de membranes antifouling superhydrophiles. Leur application pourrait être étendue à d'autres domaines tels que le développement de surfaces autonettoyantes, et des filtres antifouling pour la biofiltration.

Le professeur Rahul Raveendran Nair a déclaré :« Le développement de membranes antifouling pour la séparation huile-eau est un objectif recherché depuis longtemps par les scientifiques et les technologues, comme en témoigne la croissance rapide du nombre de publications dans ce domaine. Nous pensons que notre travail constitue une avancée majeure dans la compréhension fondamentale des propriétés de mouillage des solides jusqu'au niveau moléculaire et constitue une étape importante dans le développement de technologies membranaires robustes et résistantes à l'encrassement. »

Le travail a été effectué en collaboration avec des scientifiques du Département de physique et d'astronomie de l'UCL pour sonder le mécanisme de la transition inhabituelle de mouillage de l'eau dans la membrane de vermiculite lors d'un échange d'ions.

Patrick Rowe, de l'UCL a déclaré :« Notre étude montre comment les détails à l'échelle atomique de l'interaction entre les molécules d'eau, les surfaces et les ions sont importants pour comprendre les propriétés de surface des solides. L'affinité élevée pour l'eau et donc l'interaction plus faible des gouttelettes d'huile de la vermiculite de lithium est due à l'arrangement unique des molécules d'eau à la surface de la vermiculite de lithium. »

Dr Christie Cherian, qui a co-écrit le papier a dit, "La présence d'ions dans la membrane de vermiculite a aidé à fixer fermement les molécules d'eau à la surface même lorsque la membrane est exposée à l'huile pendant une période prolongée, une propriété unique à la membrane enduite de vermiculite, est prometteur pour son utilisation comme revêtement antisalissure à long terme.