Les fluides magnétiques sans frottement renferment un potentiel industriel
Les aimants, qui exercent une force à distance, sont utilisés dans de nombreux produits et services, des appareils ménagers aux machines industrielles. L’une des applications présentant un énorme potentiel inexploité est le déplacement de matériaux à l’échelle nanométrique et microscopique. «Je m’intéressais à la possibilité de placer des particules ou un liquide à l’intérieur d’un liquide magnétique, puis de contrôler le flux à l’aide d’aimants externes», explique Bernard Doudin, coordinateur du projet MAMI, de l’université de Strasbourg, en France. «Notre idée était que ce ferrofluide permettrait de surmonter certains problèmes associés à la dynamique des fluides.»
Avantages des ferrofluides
Par exemple, le pompage de fluides dans des tubes à paroi dure — surtout à très petite échelle — peut endommager les objets biologiques transportés. «Les personnes œuvrant dans le domaine de l’hydrodynamique vous diront que les choses deviennent vraiment difficiles lorsque l’on descend en dessous de l’échelle de 0,1 mm», ajoute Bernard Doudin. Les ferrofluides pourraient contribuer à réduire le frottement et le cisaillement, car les particules à protéger seraient contenues dans un fluide. Le projet MAMI a réuni des physiciens, des biologistes et des chimistes en vue d’examiner plus en détail les possibilités des ferrofluides. «Je suis physicien, et ma spécialité, ce sont les aimants», explique Bernard Doudin. «Nous avions également des compétences en hydrodynamique, en microfluidique et en sciences de la vie appliquées. Nous voulions voir, par exemple, le potentiel des ferrofluides dans le transport de cellules sanguines.» MAMI, qui a été soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, a également contribué à former des chercheurs en début de carrière dans toutes ces disciplines. L’accent a été mis sur l’identification du potentiel des applications industrielles.
Sciences de la vie et phytoprotection
Certaines des applications identifiées par le projet se sont révélées très prometteuses. «Pomper le sang à l’extérieur par des tubes s’avère problématique, car cela peut détruire les cellules», fait remarquer Bernard Doudin. «Si les cellules sanguines circulent dans un liquide plutôt que dans un tube solide, alors il y a beaucoup moins de frottement et donc beaucoup moins de stress sur les cellules.» Une autre application identifiée était la protection des cultures. Le projet MAMI a permis de comprendre l’influence d’un champ magnétique sur les propriétés de l’eau. «Nous espérons que cela pourra nous aider à mieux comprendre la manière dont les pulvérisations magnétisées sont plus efficaces pour traiter les cultures», dit-il. «Nous avons acquis une compréhension initiale de la raison pour laquelle cela fonctionne, mais davantage de recherches et d’applications visant à compléter les tests sont nécessaires. C’est l’un des mystères du magnétisme.» Une utilisation plus efficace des pesticides serait bénéfique pour l’environnement et permettrait aux agriculteurs de faire des économies.
Mouvement sans frottement
Le fait que les particules circulant dans un liquide ne créent pratiquement aucun frottement ouvre un nouveau monde de possibilités. «Une grande partie de l’énergie est gaspillée pour lutter contre le frottement», précise Bernard Doudin. «Lorsque vous conduisez votre voiture par exemple, vous luttez contre le frottement de l’air et de la route.» L’élimination du frottement pourrait donc permettre d’économiser d’énormes quantités d’énergie. Alors que le projet MAMI travaillait sur des prototypes à petite échelle, le potentiel de développement de revêtements ferrofluidiques stables et hydrophobes destinés aux bateaux a été identifié. Le défi consiste maintenant à transposer cette technologie à plus grande échelle, afin de fournir à l’industrie du transport maritime une technologie viable et économe en énergie. «Le projet MAMI était assez vaste, et nous avons fait des découvertes intéressantes», conclut Bernard Doudin. «L’étape suivante consistera à s’appuyer sur ces premiers concepts de preuve de principe, et à développer des outils et des technologies ayant une incidence réelle sur la société.»
Mots‑clés
MAMI, magnétique, aimants, fluide, ferrofluides, soins de santé, nanoéchelle
