Une nouvelle classe de matériaux collecteurs d’eau dans l’air

Comment récupérer efficacement l’eau de l’air environnant ? Dans un environnement humide, il est habituel d’utiliser de l’énergie pour refroidir une surface de collecte. Mais une équipe interdisciplinaire mêlant des scientifiques de l’Université de Pennsylvanie (États-Unis) et de la University College de Londres (Angleterre) a fait plus fort encore en découvrant une nouvelle classe de matériaux. Ici, pas de refroidissement mais un simple principe de condensation capillaire, quand la vapeur d’eau se condense dans de petits pores même à un taux d’humidité faible. La nouveauté réside dans le fait que l’eau n’est plus piégée à l’intérieur de ces pores mais goutte à la surface du matériau. Lequel est décrit plus en détails dans le journal Science Advances en date du 21 mai 2025.

Une éponge mi-nanoparticules mi-polymère

Tout a débuté avec l’idée d’explorer l’utilisation de films composites de nanoparticules et de polymère nanoporeux et amphiphiles. Autrement dit, des films présentant une partie hydrophile et une partie hydrophobe. Le matériau employé par les chercheurs se composait d’abord de nanoparticules de dioxyde de silicium (SiO₂) de tailles variées (7, 22 et 60 nanomètres) capables d’attirer l’eau alentour. Ensuite, une couche de plastique (du polyéthylène) venait jouer le rôle de l’hydrofuge, pour des films d’une épaisseur totale de 130 nanomètres, 250 nanomètres et davantage. En observant leur évolution au fil du temps, l’équipe de recherche a remarqué la formation de gouttelettes en surface. S’agissait-il d’un simple artefact dû au gradient de température du laboratoire ? Pour en avoir le cœur net, l’équipe a augmenté l’épaisseur des films… qui produisaient encore plus d’eau ! Ce qui venait confirmer leur première impression : ils étaient en présence d’un matériau pouvant capturer l’humidité de l’air et la rejeter simultanément sous forme de gouttelettes.

Les chercheurs ont alors cherché à optimiser la condensation et la formation de gouttelettes microscopiques. Un comportement permis par l’équilibre trouvé entre hydrophobie et capillarité, de la même manière que le buvard aspire l’encre ou qu’une éponge se gonfle d’eau. Ils ont donc commencé à tester différentes fractions de polymère et tailles de nanoparticules afin d’atteindre le meilleur équilibre possible. Un travail toujours en cours actuellement, et qui s’accompagne d’une mise à l’échelle de l’ensemble du matériel pour un usage réel. Cette nouvelle classe de matériaux pourrait permettre à l’avenir d’obtenir une source supplémentaire d’eau dans les régions les plus arides, ainsi que de refroidir par évaporation des appareils électroniques ou des bâtiments.