Une équipe de chercheurs de l'Université de Floride centrale a créé un nouveau nanomatériau qui repousse l'eau et peut rester sec même lorsqu'il est immergé sous l'eau.

La découverte pourrait ouvrir la porte au développement de surfaces hydrofuges plus efficaces, piles à combustible et capteurs électroniques pour détecter les toxines. Le travail est documenté dans l'article de couverture de ce mois-ci Matériaux avancés journal.

Debashis Chanda, professeur au NanoScience Technology Center de l'UCF, a dirigé l'équipe qui a créé ces nouveaux films et revêtements superhydrophobes à partir de nanomatériaux. Il s'est inspiré de la nature et de l'évolution de certaines plantes et espèces biologiques

"Être hydrofuge ou hydrophobe est l'outil de la nature pour protéger et auto-nettoyer les plantes et les animaux contre les agents pathogènes comme les champignons, croissance des algues et accumulation de saleté, " dit Chanda. "Nous nous sommes inspirés de la structure d'une feuille de lotus et avons synthétisé des matériaux nanostructurés à base de cristaux moléculaires de fullerènes."

Fullerènes (C 60 et C 70 ) sont construits en regroupant des molécules de carbone, la pierre angulaire de l'univers. Le carbone se présente sous diverses formes. Dans des circonstances particulières, 60 ou 70 de ces molécules de carbone peuvent se lier ensemble pour former une structure fermée en forme de cage, appelés fullerènes. Ces cages peuvent s'empiler les unes sur les autres pour former de grands cristaux appelés fullerites.

En plaçant une goutte d'un gel créé à partir de fullerites sur n'importe quelle surface, un état super déperlant est déclenché, dit Chanda. La structure unique en forme de cage du gel n'interfère pas avec le matériau d'origine à traiter, ce qui signifie qu'ils préservent leurs propriétés fonctionnelles uniques. Cela signifie que la nouvelle super surface peut potentiellement être utilisée pour diviser l'eau, désinfection bactérienne, la génération d'hydrogène ou l'électrocatalyse, qui peuvent toutes être générées dans des environnements fluides.

"Par exemple, le nouveau gel facilite le fractionnement de l'électrocatalyse, qui pourrait conduire à des piles à combustible plus efficaces, " dit Chanda. " Le même gel peut conduire à de meilleurs accepteurs d'électrons, qui sont essentiels au développement de détecteurs et de capteurs hautement sensibles pour les gaz toxiques. Il y a beaucoup de potentiel. C'est assez excitant."

La majorité des surfaces hydrophobes précédemment rapportées ont été obtenues en concevant des motifs microscopiques qui impliquent des processus de lithographie ou de gravure complexes qui ne peuvent pas être effectués sur toutes les surfaces. Et toutes les surfaces hydrophobes précédemment développées ne restent pas sèches lorsqu'elles sont immergées sous l'eau pendant plus de quelques minutes à une certaine profondeur d'eau.

"Nous avons constaté que les films de fullerite présentent une hydrophobie extrême quelle que soit la direction du flux d'eau et même sous un flux d'eau continu sur eux, " dit Chanda. " Même lorsqu'ils sont immergés à 2 pieds d'eau pendant plusieurs heures, les films restent secs. Nous avons même découvert qu'ils peuvent capturer et stocker des gaz sous l'eau sous la forme de plastrons, une forme de bulles piégées imitant la mouche alcaline miraculeuse du lac Mono en Californie."

Rinku Saran, un post-doctorant dans le laboratoire de Chanda, et l'auteur principal de l'étude se dit enthousiasmé par le potentiel.

"Parce que ces surfaces superhydrophobes sont créées dans un processus très facile et facile utilisant des fullerènes de carbone purs, nous prévoyons qu'elles peuvent être exploitées dans de nombreuses expériences et applications réelles, " dit Saran.