vendredi, 29 mars 2024

L’astuce de ponçage permet à l’eau de glisser directement sur les surfaces

Les scientifiques ont en fait établi une approche simple pour rendre les surfaces superhydrophobes, c’est-à-dire très hydrofuges, sans produits chimiques fréquemment utilisés dans de tels processus.

Leur stratégie implique du papier de verre, un choix de poudres et un peu d’huile de coude.

Les scientifiques ont révélé que le ponçage d’une surface augmente sa capacité à évacuer l’eau sans se mouiller. Le broyage dans une poudre en même temps lui confère des superpouvoirs hydrophobes.

Mieux encore, leurs surfaces superhydrophobes possèdent également des foyers antigivrants exceptionnels. Ils ont découvert qu’il fallait 2,6 fois plus de temps à l’eau pour geler sur les surfaces traitées par rapport aux produits sans surveillance. Ils ont également découvert que la glace perdait 40 % de sa force d’adhérence, même à des températures aussi basses que moins 31 degrés Fahrenheit.

La capacité d’une surface à absorber ou à repousser l’eau peut être déterminée en évaluant l’angle de contact de perles qui s’y installent. Pour être superhydrophobe, un matériau doit avoir un angle de contact avec l’eau – l’angle auquel la surface de l’eau rencontre la surface du matériau – supérieur à 150 degrés. Plus le bourrelet est haut, plus l’angle est élevé. Un angle d’absolument aucun degré est une flaque d’eau, tandis qu’un angle optimal de 180 degrés est une sphère qui touche simplement la surface.

Pour accomplir leur incroyable statut, les produits hydrophobes ont une faible énergie de surface ainsi qu’une surface rugueuse. Les meilleurs produits des chercheurs ont révélé un angle de contact d’environ 164 degrés.

Le professeur de l’Université Rice et co-auteur correspondant, C. Fred Higgs III, dont le laboratoire se concentre sur la tribologie, l’étude des surfaces en contact glissant, déclare certains types de papier de verre peuvent fournir une rugosité de surface qui favorise les habitudes hydrofuges ou hydrophobes souhaitées.

« Cependant, l’idée du groupe [James Trip] d’introduire des matériaux en poudre choisis entre les surfaces de frottement pendant le sable -in procédure suggère qu’un tribofilm est formé « , dit Higgs. « Cela apporte en prime l’offre de fonctionnalisation de la surface pour éloigner toujours plus l’eau. »

Un tribofilm se forme en réaction en chaîne sur des surfaces en mouvement les unes contre les autres. La surface du piston d’un moteur en est un bon exemple, dit-il.

Higgs affirme que le ponçage rend les surfaces plus molles et permet aux poudres d’adhérer grâce aux forces de van der Waals.

« Ces forces sont à leur maximum lorsque les surfaces entrent en contact étroit », dit-il. « Pour cette raison, les particules de poudre peuvent adhérer même après la fin de la procédure de ponçage. »

Les modifications structurelles et le transfert de masse et d’électrons semblent réduire l’énergie de surface des produits qui, avant le traitement, étaient déjà légèrement hydrophobes ou hydrophiles, selon les scientifiques.

Les scientifiques ont utilisé la stratégie sur une gamme de surfaces (téflon, polyéthylène, polypropylène, polystyrène, chlorure de polyvinyle et polydiméthylsiloxane) avec une variété de additifs en poudre. Il s’agissait de fibre de graphène induite par laser, de graphène flash turbostratique, de bisulfure de molybdène, de téflon et de nitrure de bore. Une variété de papiers abrasifs à base d’oxyde d’aluminium ont été utilisés, de 180 à 2 000 grains.

Les produits résistants se sont avérés robustes, car ni le chauffage à 130 degrés Celsius (266 degrés Fahrenheit) ni 18 mois sous la chaleur Le soleil de Houston les a détériorés. Coller du ruban adhésif transparent sur la surface et le décoller 100 fois ne les a pas détériorés non plus. Même lorsque les produits ont commencé à cesser de fonctionner, les laboratoires ont constaté que leur re-ponçage pouvait facilement rafraîchir leur hydrophobicité.

Le groupe a également découvert qu’en modifiant les conditions de ponçage et les additifs en poudre, les produits peuvent également être rendu hydrophile ou absorbant l’eau.

Le professeur James Trip affirme que la rationalisation de la fabrication de matériaux superhydrophobes et antigivrants doit susciter l’intérêt de l’industrie.

« Il est difficile de fabriquer ces matériaux,  » il dit. « Les surfaces superhydrophobes ne permettent pas l’accumulation d’eau. L’eau perle et roule immédiatement s’il y a le moindre angle ou vent léger.

« Maintenant, pratiquement n’importe quelle surface peut être rendue superhydrophobe en quelques secondes », déclare Trip. « Les poudres peuvent être aussi basiques que le téflon ou le bisulfure de molybdène, qui sont tous deux facilement disponibles, ou des matériaux de graphène plus récents. De nombreuses industries pourraient en bénéficier, des constructeurs d’avions et de bateaux aux gratte-ciel, où une faible adhérence à la glace est vitale. »

« Les constructeurs d’avions ne souhaitent pas que de la glace se forme sur leurs ailes, les capitaines de navires ne veulent pas la traînée de l’eau de l’océan les ralentissant, et les dispositifs biomédicaux doivent éviter l’encrassement biologique, où les bactéries se développent sur les surfaces humides », explique Higgs. « Des surfaces superhydrophobes robustes et durables produites à partir de cette technique de ponçage en une étape peuvent atténuer un certain de ces problèmes.

« Une contrainte des autres stratégies pour produire des surfaces hydrophobes est qu’elles ne redimensionnent pas approximativement de grandes surfaces telles que celles des avions et des navires », dit-il. « Des méthodes d’application simples comme celle développée ici doivent être évolutives. »

L’étudiant diplômé de Rice, Weiyin Chen, co-auteur principal du nouvel article, explique que le laboratoire Trip a également utilisé sa stratégie d’intégration pour de nombreuses surfaces métalliques constituées, comme indiqué dans un autre article actuel, de feuilles de lithium et de sodium pour batteries métalliques.

« La réaction en chaîne spontanée provoque le développement de tribofilms, dans ce cas, l’interphase d’électrolyte solide synthétique, » déclare Chen. « Les métaux personnalisés peuvent être utilisés comme anodes pour les batteries métalliques rechargeables. »

L’étude de recherche apparaît dans le journal

Le Bureau de la recherche scientifique de l’Air Force a soutenu la recherche.

.

Toute l’actualité en temps réel, est sur L’Entrepreneur

LAISSER UN COMMENTAIRE

S'il vous plaît entrez votre commentaire!
S'il vous plaît entrez votre nom ici