Biomimétisme: le matériau le plus étanche jamais réalisé!
Les personnes qui s’intéressent au biomimétisme et à la bio-inspiration connaissent bien l’effet de répulsion des gouttelettes d’eau par les feuilles de lotus. Cet effet est cité systématiquement dans les communications en tout genre sur le biomimétisme. Ceci est justifié par les avancées sur la réalisation de surfaces autonettoyantes, technologies passives, qui permettent de fortes économies d’eau et de produits nettoyants.
La maitrise de cet effet intéresse les chercheurs et les ingénieurs qui phosphorent sur la réalisation de surfaces hydrophobes voire hyper-hydrophobes. De nouvelles générations de surfaces hyper-hydrophobes permettraient de garder les vêtements secs et empêcheraient les moteurs à pâles et les ailes des aéronefs de givrer.
Et justement une équipe du MIT de Boston et de Cambridge explique dans Nature avoir créé le “matériau le plus étanche” au monde inspiré par des feuilles de capucine et des ailes de papillon.
Le Prof. Kripa Varanasi du MIT déclare dans une interview donnée à la BBC : “Pendant des années, l’industrie a copié le lotus. Ils devraient commencer à copier les papillons et les capucines.“
Mais quelle stratégie papillons et capucines ont-ils développée ?
On trouve sur les ailes du papillon Morpho et les feuilles de capucine, en plus des structures nanométriques similaires à celles du lotus, des nervures et des plis qui forment des crêtes. Quand une goutte d’eau de pluie tombe sur ce type de surface elle rebondit et se divise en plusieurs gouttelettes. Les chercheurs ont observé que le temps de rebond avec division était plus court de 40% que sans division (sur les feuilles de lotus). La goutte reste donc moins longtemps en contact avec la surface. A des températures très froides, l’eau rebondi sur la surface avant qu’elle n’ait eu le temps de geler – une propriété utile pour les moteurs et ailes d’avions, les pâles d’éoliennes, etc.
Les chercheurs ont observé et calculé que plus la gouttelette est petite plus elle rebondit rapidement. Diviser la goutte qui tombe sur la surface en plusieurs gouttelettes permet donc de diminuer les chances que celle-ci se colle à la surface.
Cette vidéo, produite par le journal Nature, montre bien l’effet sur les gouttes d’eau des surfaces possédant des crêtes. La vidéo est en anglais mais les images parlent d’elles-mêmes.
Cette vidéo au ralenti montre qu’une goutte qui se divise rebondit plus vite.
La plupart des matériaux hydrophobes actuels utilisant l’effet lotus sont à base de polymères fragiles _ ils ne résistent pas à l’abrasion ou à des températures élevées.
“Le principal défi est la durabilité” a déclaré le Prof. Varanasi à BBC News. “Mais en combinant nos textures avec des matériaux plus solides – comme les métaux et les céramiques – nous pouvons surmonter ces défis de durabilité”. Les crêtes peuvent être produites par des outils de fraisage ordinaires, ce qui rend le processus adaptable à des niveaux industriels. Les structures en crêtes pourraient également être utilisées pour les tissus.
Encore un bel exemple d’inspiration issu de la nature. Il existe surement des organismes biologiques qui ont développé des fonctionnalités hydrophobiques remarquables et qui n’ont pas encore été découvertes. Des améliorations sont donc encore possibles.
Observation et expérimentation, voila le fin mot de l’histoire car peut-être comme moi vous avez des capucines sur votre balcon et avez observé leur hydrophobicité, mais voila, comme moi, vous n’avez pas publié d’article dans Nature…
