S’inspirer de l’effet lotus pour créer un revêtement super-hydrophobe

Une fois n’est pas coutume, la science vient s’inspirer du vivant pour répondre à certaines problématiques. Laissons les poncifs de côté, qui sont légion lorsqu’une équipe de chercheurs a le bon goût de venir piocher dans la quantité inépuisable d’astuces développées par les animaux ou les végétaux au cours de leur évolution, pour nous recentrer sur quelques unes de ces études parmi les moins médiatisées. Rappelons-nous par exemple les qualités auto-nettoyantes des pattes des rainettes qui ont permis de dessiner quelques pistes pour améliorer les surfaces collantes et les rendre elles-aussi auto-nettoyantes. Autre exemple, l’observation des fabuleuses qualités de navigation des chauves-souris pourrait nous amener à repenser complètement nos couloirs aériens.

« Effet lotus »
Ici, deux scientifiques de l’Institut Polytechnique et Université d’État de Virginie – plus connue sous le nom de Virginia Tech – se sont intéressés à ce que l’on appelle couramment « l’effet lotus », un phénomène de super-hydrophobie causé par une rugosité nanométrique et inspiré des feuilles de la plante aquatique du même nom, phénomène qui accorde à une surface des capacités auto-nettoyantes. Pour en être capable, la feuille de lotus s’appuie sur une double structure constituée d’un épiderme formant des papilles de quelques microns sur lesquelles repose une couche de cire hydrophobe, réduisant drastiquement les points de contact entre la surface et l’eau, qui ne peut alors plus atteindre les interstices de la surface de la feuille. L’eau n’a d’autre choix que de s’écouler en emportant avec elle les particules et poussières diverses se trouvant à la surface de celle-ci .

Hydrophobie et super-hydrophobie
L’hydrophobie se définit assez simplement : l’angle de contact d’une goutte d’eau, lorsqu’elle est sur une surface plane (localement), doit dépasser les 90 degrés. Au-delà de 150°, la surface est alors considérée comme étant super-hydrophobe. Un angle de contact égal à 180° signifie que la goutte d’eau est complètement sphérique, repoussant la zone de contact jusqu’à un simple point. À titre d’exemple, le Téflon d’une poêle n’est qu’hydrophobe, l’angle de contact moyen étant de 95°.

Polyvalence du cuivre
Piqués au vif par ce phénomène, Ranga Pitchumani, professeur d’ingénierie mécanique à Virginia Tech, et Atieh Haghdoost, jeune doctorant du laboratoire de Pitchumani, se sont attelés à la création d’un revêtement qui aurait tout aussi peu d’affinités avec les molécules d’eau – avec succès semble-t-il. Les chercheurs auraient réussi à définir une approche simple et bon marché permettant de protéger les surfaces métalliques à l’aide d’une fine pellicule de cuivre, à la fois super-hydrophobe, durable et ayant une bonne conductivité électrique. Enfin, c’est un matériau de premier choix ayant de nombreuses applications mécaniques, électriques et thermiques.
Cette polyvalence du cuivre est primordiale pour nos deux chercheurs, dont l’un des buts à atteindre était de rendre une surface super-hydrophobe sans en altérer ni les propriétés ni la texture, contrairement à la méthode du spray, de loin la plus répandue. Utiliser et traiter du cuivre pour protéger des surfaces en cuivre, ou plus généralement des surfaces métalliques leur a donc semblé tout naturel, bien qu’ils souhaitent développer leur procédé à d’autres matériaux.

Galvanoplastie ou électrodéposition
Le procédé, en deux étapes, s’appuie une technique assez commune appelée galvanoplastie, ou de manière plus descriptive « électrodéposition », qui permet d’appliquer sur une surface un dépôt métallique à l’aide d’un courant électrique continu, métal initialement présent sous forme de cations en solution dans un solvant. Les deux scientifiques se distinguent néanmoins en n’utilisant aucune matrice (procédé qu’ils ont fait breveté), ce qui ouvre la voie à la création d’un revêtement super-hydrophobe constitué du même matériau que celui de la surface à protéger, préservant ainsi ces propriétés thermiques et électriques.
La super-hydrophobie présente de nombreux intérêts : outre ses évidentes qualités d’imperméabilisation, elle permet de lutter assez efficacement contre le gel, souvent fatal pour les isolants électriques, les lignes à haute-tension, ou le revêtement des ailes d’un avion. Elle est également très efficace pour lutter contre la corrosion, l’accumulation de crasse et le « fouling », la colonisation d’un substrat (souvent immergé) par certains organismes.

Par Moonzur Rahman