Révéler le potentiel des surfaces nanotexturées
Chacun sait que les matériaux souples peuvent absorber l’énergie mécanique et résister aux dommages mécaniques. Toutefois, garantir la flexibilité des revêtements et des films tout en maintenant leur imperméabilité aux liquides reste un défi scientifique et technologique, que le projet NICEDROPS, financé par l’UE, a décidé de relever. «Notre objectif consistait à développer des surfaces nanotexturées de haute précision dotées de propriétés nanomécaniques contrôlées», explique Manish K. Tiwari, titulaire d’une bourse Royal Society Wolfson et professeur de nano-ingénierie à l’University College de Londres. «Nous avons ensuite voulu utiliser ces surfaces pour étudier comment la nano-ingénierie pourrait retarder la formation de glace, résister aux impacts de liquides à grande vitesse et offrir une protection contre l’abrasion et la corrosion.»
Les avantages liés à la flexibilité
L’une des premières conclusions du projet suggère que l’anodisation électrochimique peut être utilisée pour contrôler la morphologie à l’échelle nanométrique. Il est en outre possible d’y parvenir en employant des solutions d’attaque et des électrolytes respectueux de l’environnement. Par ailleurs, en assimilant judicieusement des composants organiques à des revêtements hydrofuges autoréplicables, le projet a pu mettre en évidence les avantages liés à la flexibilité. «Nous avons montré qu’en utilisant des matériaux flexibles, nous pouvions améliorer la robustesse des surfaces répulsives», explique Manish K. Tiwari. «Il s’agit d’un principe dont certains exemples naturels de surfaces hydrophobes, comme les ailes de papillon et les feuilles de plantes, bénéficient de manière inhérente.» Non seulement cette découverte a été publiée dans «Nature Materials», mais les chercheurs l’ont déjà utilisée pour fabriquer des revêtements robustes à partir d’une grande variété de matériaux.
Des cadres organométalliques
Le projet, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche, s’est également concentré sur les cadres organométalliques (MOF pour «metal-organic framework»). Selon Manish K. Tiwari, les MOF développés en surface peuvent être utilisés comme revêtements durables, transparents et amphiphobes. «Ces MOF nous permettent d’éviter d’utiliser des substances per- et polyfluoroalkyles (PFAS), connues pour leurs effets néfastes sur la santé et l’environnement», explique-t-il. Les chercheurs ont également démontré que ces surfaces peuvent résister à l’impact de liquides à grande vitesse et offrir une faible adhérence à la glace, sans parler de leur capacité à absorber les polluants directement à partir de l’air. «Nous pressentons que ces surfaces exemptes de PFAS et caractérisées par leur nanoprécision devraient trouver une gamme d’applications assez vaste», ajoute Manish K. Tiwari.
Explorer le domaine des capteurs auto-alimentés
Une autre avancée majeure du projet réside dans le fait d’avoir développé un matériau nanocomposite à la fois piézoélectrique et piézocatalytique sans avoir besoin du moindre polissage. «Ces films auto-alimentés nous ont fait découvrir le domaine des capteurs auto-alimentés, que nous considérons comme un nouvel axe de recherche passionnant pour notre équipe», fait remarquer Manish K. Tiwari. Les chercheurs ont déjà fait équipe avec un clinicien pour mettre au point des gants chirurgicaux dotés de capteurs susceptibles de permettre des interventions chirurgicales plus sûres.
De nouvelles informations et davantage de travail
Les travaux menés dans le cadre du projet NICEDROPS ont mis en évidence le potentiel des surfaces nanotexturées. «J’espère que la communauté scientifique et la société tireront parti de nos apports concernant l’exploitation de la flexibilité mécanique en vue d’obtenir des surfaces meilleures et plus robustes, ainsi que de nos idées sur les nanorevêtements exempts de PFAS», conclut Manish K. Tiwari. «Et surtout, j’espère que les gens tiendront compte de ces idées lorsqu’ils réfléchiront aux revêtements qui doivent survivre dans des environnements difficiles et résister à des impacts à grande vitesse.» Les chercheurs étudient actuellement la faisabilité du lancement d’une entreprise dérivée pour commercialiser des nanorevêtements exempts de PFAS.
Mots‑clés
NICEDROPS, revêtements, surfaces nanotexturées, nanotechnologie, matériaux flexibles, répulsion des liquides, cadres organométalliques, matériaux nanocomposites
