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Superslippery Liquid-Repellent Surfaces

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Créer une nouvelle génération de surfaces extrêmement glissantes

Les surfaces superhydrophobes ont le potentiel de garder les choses sèches, propres et sans bactéries. Une nouvelle étude vise à exploiter ce potentiel sous la forme de matériaux secs et durables commercialisables.

Technologies industrielles

Les surfaces superhydrophobes sont réputées pour être extrêmement déperlantes. «Étant donné que les gouttelettes glissent, ces surfaces offrent un potentiel important en termes de capacité à rester sèches et propres, à empêcher la formation de buée et de givre, et à repousser les bactéries et autres germes», explique Robin Ras, professeur de physique de la matière molle à l’Université d’Aalto. Ainsi, les matériaux superhydrophobes pourraient être utilisés dans toute une série d’applications, notamment dans les secteurs de l’aérospatiale, de la défense, de l’automobile, du biomédical, de l’ingénierie et du textile. Alors, où est le problème? «Les revêtements superhydrophobes sont mécaniquement fragiles, ce qui signifie qu’ils n’ont pas la durabilité et la robustesse requises par beaucoup de ces applications», explique Robin Ras. Ce sont là des défis que Robin Ras cherche à surmonter. Avec le soutien du projet SuperRepel financé par l’UE, il a entrepris de créer une nouvelle génération de surfaces extrêmement glissantes.

Une technologie primée

Avant de pouvoir créer de nouvelles surfaces glissantes, Robin Ras a d’abord dû mettre au point de nouvelles technologies pour fabriquer de tels matériaux. «Nous avons commencé par développer un certain nombre de techniques basées sur la force pour cartographier et scanner les hétérogénéités de mouillage et mesurer les forces de friction et d’adhésion des gouttelettes avec une précision de l’ordre du nanonewton», explique-t-il. Un exemple de cette technologie est un microscope à balayage d’adhésion de gouttelettes, qui a reçu le prix Anton Paar Research Award pour sa mise en œuvre scientifique et métrologique exceptionnelle.

Introduire des surfaces superhydrophobes blindées

Selon Robin Ras, les résultats les plus importants du projet sont liés à la fabrication de surfaces et au développement de nouvelles méthodes pour sonder les défauts et les propriétés de mouillage. «En collaboration avec l’Université des sciences et technologies électroniques de Chine, nous avons fabriqué ce que l’on appelle des surfaces superhydrophobes blindées, qui sont actuellement les surfaces hydrophobes les plus durables au monde», explique-t-il. Le projet a également permis aux chercheurs de mieux comprendre les effets moléculaires du mouillage et de la glissance des gouttelettes, une compréhension qui, selon Robin Ras, ouvre la voie à la fabrication de surfaces hydrofuges hautement glissantes. «Je suis très heureux d’avoir réalisé ces avancées majeures dans la recherche sur le mouillage au cours de ce projet», ajoute-t-il. L’un de ces effets a été la découverte inattendue du fait que les gouttelettes visqueuses se déplacent plus rapidement que les gouttelettes d’eau dans les capillaires superhydrophobes. «Cette découverte est scientifiquement très intéressante et pourrait avoir des implications importantes pour les futures applications de la microfluidique», indique Robin Ras.

Quelques défis inattendus en cours de route

En parlant d’imprévu, comme dans la plupart des recherches, tout ne se passe pas toujours comme prévu. Prenons par exemple les recherches de Robin Ras sur une nouvelle méthode de dépôt en phase vapeur pour la fabrication de revêtements hydrofuges. «Malgré le long délai nécessaire pour mettre les choses en route, nous avons réussi, et je suis enthousiasmé par les résultats que nous avons obtenus», fait remarquer Robin Ras. «J’ai bon espoir qu’à l’avenir, nous puissions utiliser ce procédé de dépôt pour faire progresser les revêtements répulsifs.»

Commercialiser des matériaux secs et durables

Grâce au projet SuperRepel, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche, Robin Ras et son équipe de chercheurs ont jeté les bases d’une nouvelle génération de revêtements hydrofuges durables. «Je suis très optimiste en ce qui concerne les surfaces superhydrophobes durables et je les vois arriver sur le marché dans un avenir très proche», ajoute Robin Ras. Celui-ci travaille déjà à la commercialisation de certains des matériaux de la technologie de microstructuration sèche et durable développés au cours du projet.

Mots‑clés

SuperRepel, surfaces superhydrophobes, surfaces glissantes, microscope à balayage à adhésion de gouttelettes, surfaces hydrophobes, microfluidique

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