Des scientifiques ont créé un matériau qui peut repousser ou absorber l’eau. À l’aide d’un interrupteur, il est possible de modifier ses propriétés afin de faire l’un ou l’autre. Cette structure est donc à la fois hydrophobe et hydrophile.

Une substance est dite hydrophobe lorsqu’elle repousse l’eau, ou est elle-même repoussée par l’eau. Au contraire, un composé hydrophile est un composé ayant une affinité pour l’eau et une tendance à s’y dissoudre. Ce nouveau matériau à base de cuivre peut passer d’un état super hydrophobe à super hydrophile en quelques secondes seulement. Les scientifiques affirment qu’il pourrait être utilisé pour la filtration de l’eau, dans des dispositifs biomédicaux, des lentilles, ou encore pour créer des surfaces auto-nettoyantes intelligentes.

Cette nouvelle recherche a permis de créer un matériau qui peut changer ses propriétés en quelques secondes, et ce, de manière relativement simple : les scientifiques ont utilisé une surface à base de cuivre qui peut changer d’état simplement par par le biais d’une tension appliquée à travers cette dernière. Une tension de 1,5 volt est suffisante pour amener ce changement.

À savoir que par le passé, les scientifiques ont déjà réussi à créer ce type de matériau (à l’aide de traitements thermiques, ou encore en bombardant le cuivre avec des rayons UV et X), mais changer l’état de ce dernier prenait plusieurs heures, voire plusieurs jours, selon les applications.

« Lorsque de petites tensions sont appliquées à la surface, les gouttelettes d’eau qui se déplacent initialement se colleront de plus en plus étroitement au matériau », explique l’un des chercheurs, Ben Zahiri, de l’Université de British Columbia (UBC), au Canada. « En modifiant la magnitude de la tension et la durée de l’application, on peut facilement contrôler l’angle auquel chaque goutte se forme à la surface et la rapidité avec laquelle cela se produit », ajoute-t-il.

Le cuivre est déposé sur une surface par un processus appelé électrodéposition, ce qui fait croître le cuivre. Voici à quoi ressemble la surface :

hydrophile, hydrophobe, matériau switch

L’application d’une faible tension à une surface de cuivre nanostructurée modifie son état d’oxydation et par conséquent, sa capacité à attirer ou à repousser les liquides. Crédits : UBC

Le matériau fonctionne en modifiant l’état d’oxydation de la surface de cuivre : tandis que le cuivre perd des électrons, il devient moins attiré par l’eau. À zéro volts, l’eau est simplement assise sur la surface et dès que la tension est appliquée, l’eau s’infiltre dans cette dernière.

Lorsque les scientifiques ont fait changer d’état au matériau (en appuyant sur un bouton), le faisant passer de super hydrophobe à super hydrophile, ce dernier a agi comme une véritable éponge électrique. Cela pourrait être très utile pour traiter les déversements de matières dangereuses, par exemple.

L’équipe a choisi d’utiliser du cuivre car il est peu coûteux, abondant (encore pour le moment), et est l’un des métaux des plus utilisés au monde. Zahiri pense que la manipulation électrochimique d’autres métaux, d’oxydes métalliques et d’oxydes mixtes, pourrait proposer des résultats prometteurs similaires.

Bien qu’ils ne l’aient pas encore testé directement, les scientifiques affirment que le matériau pourrait être utilisé dans le but de manipuler tout liquide conducteur, y compris le sang. « Ces résultats pourraient ouvrir un tout nouveau domaine d’exploration concernant les surfaces intelligentes », explique le chercheur principal de l’étude, Walter Mérida.

Sources : Advanced Materials Interfaces, University of British Columbia

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