Un revêtement omniphobique, durable, applicable partout

Ce revêtement succède à ceux déjà créés par ce laboratoire dont un revêtement qui repoussait la glace et l’eau et un revêtement omniphobique beaucoup plus fragile. En effet, la nouveauté réside dans la durabilité, la transparence et la faible toxicité de ce nouveau revêtement. Le détail de cette recherche, publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces de mars 2018, vient compléter un article de l’an dernier sur le même type de composé et qui détaillait ses propriétés d’auto-réparation.

Depuis 20-30 ans, on arrive régulièrement à créer des composés hydrophobes ou superhydrophobes – hydrophobie basée sur des propriétés physiques plus que sur des propriétés chimiques et qui repousse donc tous les liquides qu’ils soient polaires ou apolaires et que les anglo-saxons qualifient parfois d’omniphobie. Mais, il existe en général des freins à leur expansion. Il peut s’agir de leur toxicité ou leur danger pour l’environnement – les premiers composés étaient souvent à base de fluorocarbone -de leur complexité dans le processus de synthèse ou d’application ou encore de leur fragilité, ils perdent leurs propriétés très facilement avec même une faible abrasion par exemple.

Trouver la bonne formule

L’équipe coordonnée par le Pr. Anish Tuteja procède par une approche systématique et des outils mathématiques pour trouver les formules des matériaux. Leurs travaux ont consisté à lister les propriétés fondamentales d’un vaste catalogue de substances et ensuite de créer l’outil mathématique capable de prédire comment deux substances pourraient se comporter mise ensemble. Cela fournit une variété quasi-infinie de combinaisons avec des propriétés sur-mesure.

La bonne formule pour cette fois est un mélange d’un polymère (un polyuréthane fluoré) et d’un matériau superhydrophobe spécial appelé F-POSS (fluorodecyl polyhedral oligomeric silsesquioxane). Le résultat annoncé par les chercheurs est assez bluffant puisque le composé peut être appliqué sur n’importe quel substrat, il est transparent, repousse tous les liquides (eau, éthanol, huiles de silicone, hexadécane), assure une fonction d’auto-nettoyage, et est durable dans le temps grâce à une capacité d’auto-réparation (fonction de l’épaisseur du revêtement). En outre, il est très facile à appliquer avec des procédés courants : dépôt par centrifugation, spray, trempage etc.

Vers une production de masse peu coûteuse ?

Pour Anish Tuteja, ce revêtement, encore cher aujourd’hui, pourrait très vite devenir accessible. Le polyuréthane fluoré est un ingrédient courant et peu cher et le F-POSS pour l’instant rare, est en phase d’industrialisation. Les coûts devraient donc chuter. Les premières études de toxicité semblent prédire que le composé pourrait être sur le marché dans les deux prochaines années y compris pour des objets à destination des enfants, annonce le chercheur.

En outre, des applications industrielles sont déjà envisagées pour la réfrigération, l’énergie et le raffinage ou toute autre industrie qui dépend de la condensation de liquide. En effet, ce revêtement pourrait permettre d’augmenter l’efficacité de certains processus de 20 % en aidant à détacher l’eau ou les produits chimiques condensés sur les parois des équipements.

La commercialisation de cette découverte est déjà entamée via la création d’Hygratek, une start-up fondée par Tuteja.

Les travaux ont fait l’objet de brevets co-déposés par l’Université du Michigan et l’US Air Force qui a subventionné une partie des recherches et qui s’intéresse depuis plus de 10 ans aux propriétés des F-POSS.

Tests de résistance :

Par Sophie Hoguin