La technologie anti-poussière ouvre la voie aux surfaces autonettoyantes


La poussière est une réalité courante de la vie, et c’est plus qu’une simple nuisance quotidienne – elle peut pénétrer dans les machines et l’équipement, entraînant une perte d’efficacité ou des pannes.

Des chercheurs de l’Université du Texas à Austin se sont associés à la société Smart Material Solutions Inc., basée en Caroline du Nord, pour développer une nouvelle méthode permettant d’empêcher la poussière de coller aux surfaces. Le résultat est la capacité de rendre de nombreux types de matériaux résistants à la poussière, des engins spatiaux aux panneaux solaires en passant par les fenêtres domestiques.

La recherche est publiée dans Matériaux appliqués et interfaces ACS.

« Ce que nous avons démontré ici est une surface qui peut se nettoyer », a déclaré Chih-Hao Chang, professeur agrégé au département de génie mécanique de la Cockrell School of Engineering et auteur principal de l’étude. « Les particules ne peuvent pas coller à la surface, elles se détachent donc en utilisant uniquement la force de gravité. »

Lors de tests, les chercheurs ont empilé de la poussière lunaire sur leurs surfaces artificielles, puis ont tourné chaque surface sur le côté. Résultat : environ 2 % seulement de la surface est restée poussiéreuse, contre plus de 35 % d’une surface tout aussi lisse.

Les chercheurs ont déclaré que la découverte se résume à des choses que l’œil humain ne peut pas détecter. Dans les expériences, l’équipe a modifié la géométrie des surfaces planes pour créer un réseau nanométrique serré de structures en forme de pyramide. Ces structures angulaires pointues empêchent les particules de poussière de coller au matériau, au lieu de se coller les unes aux autres et de rouler sur le matériau par gravité.

Ces structures offrent une solution passive, c’est-à-dire qu’elles ne nécessitent pas d’énergie ou de matériaux supplémentaires pour éliminer la poussière. Comparez cela avec des solutions plus actives telles qu’un pare-brise de voiture qui nécessite l’utilisation d’essuie-glaces et de liquide lave-glace pour nettoyer la poussière.

La recherche a été financée par une subvention du programme Small Business Innovation Research de la NASA, de sorte que les premières applications se concentrent sur la technologie spatiale. La poussière spatiale est particulièrement gênante en raison du risque élevé que tout devient dans cet environnement, et les conditions rendent difficile le nettoyage de la poussière. La poussière a fait des ravages sur les missions Apollo et a provoqué l’échec des rovers martiens.

« Il n’y a pas grand-chose que vous puissiez faire contre la poussière lunaire dans l’espace – elle colle à tout et il n’y a aucun moyen réel de l’essuyer ou de la vaporiser », a déclaré Samuel Lee, un auteur principal qui était chercheur de premier cycle dans le groupe de Chang. « La poussière sur les panneaux solaires des rovers martiens peut les faire tomber en panne. »

Cette technologie pourrait également avoir un impact énorme sur Terre. Cela pourrait empêcher les panneaux solaires de collecter la poussière et de perdre de leur efficacité avec le temps. Il pourrait protéger les fenêtres en verre et même un jour les écrans numériques tels que les téléphones et les téléviseurs.

La technologie anti-poussière existe depuis des décennies, mais elle n’a pas gagné beaucoup de terrain en dehors du laboratoire en raison des défis de mise à l’échelle. Les chercheurs ont utilisé des concepts de fabrication appelés nanocoining et nanoimprinting, qui impriment des motifs sur des objets dans une version modernisée de la façon dont les journaux et les photographies étaient produits en masse au cours des années 1800.

Chang et Lee ont dirigé le travail pour UT Austin, avec Stephen Furst, fondateur et PDG de Smart Material Solutions, qui travaille à la commercialisation de la technologie. Les autres membres de l’équipe sont Andrew Tunell, Kun-Chieh Chien et Saurav Mohanty de UT Austin ; et Lauren Micklow et Nichole Cates de Smart Material Solutions.

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