Des chercheurs de l’Université de Rochester s’inspirent de la nature en s’inspirant des caractéristiques « minières » des araignées et des fourmis pour créer une structure métallique si hydrofuge qu’elle refuse littéralement de couler.
Le matériau insubmersible présente des caractéristiques telles que de rester à flot quel que soit son temps dans l'eau, qu'il soit endommagé ou perforé.
Cela pourrait-il conduire à un navire insubmersible?
Un vaisseau invincible est la première idée qui vient à l’esprit, mais il est clair qu’il existe de nombreuses applications possibles. Un gilet de sauvetage portable qui flottera toujours, même après avoir été percé ? Des dispositifs de surveillance électronique capables de survivre à long terme dans l’océan ?
La découverte est le résultat du travail d'une équipe de l'Université de Rochester et Chunlei Guo, professeur à l'Institut d'optique, de mécanique fine et de physique de Changchun en Chine. Le labo il a décrit la recherche dans la revue scientifique ACS Applied Materials and Interfaces.
Le projet a été soutenu par un financement du Fondation Bill & Melinda Gates, le Bureau de recherche de l'armée américaine et la National Science Foundation.
Fille d'un laser
L’installation utilise une technique révolutionnaire développée par le laboratoire pour « graver » les surfaces métalliques avec un laser femtoseconde. En gravant des motifs complexes à l’échelle micro et nanométrique, il est possible de piéger l’air et de rendre les surfaces superhydrophobes ou hydrofuges.
Inspiration naturelle
La caractéristique conférée au « métal insubmersible » est déjà présente dans la nature : Certaines espèces d'araignées et de fourmis peuvent survivre pendant de longues périodes sous ou à la surface de l'eau en emprisonnant l'air dans un espace clos. Les araignées d'eau Argyroneta, par exemple, créent une toile sous-marine en forme de dôme, appelée cloche de plongée, qu'elles remplissent d'air transporté depuis la surface entre leurs pattes et leurs abdominaux super-hydrophobes. De même, les fourmis de feu peuvent former un radeau en emprisonnant l’air entre leurs corps superhydrophobes.
Le problème et la solution
"C'était une inspiration très intéressante"il dit Guo. Comme le notent les chercheurs dans le document: "L'idée clé est que les surfaces superhydrophobes (SH) à facettes peuvent piéger un grand volume d'air, ce qui suggère la possibilité d'utiliser des surfaces SH pour créer des dispositifs flottants."
Le laboratoire de Guo a créé une structure dans laquelle les surfaces traitées sur deux plaques d'aluminium parallèles sont tournées vers l'intérieur et non vers l'extérieur, donc fermées et exemptes de toute usure et abrasion externes. Les surfaces sont séparées par la bonne distance pour piéger et retenir suffisamment d'air pour maintenir la structure flottante, créant essentiellement un compartiment étanche.
Même après avoir été immergées pendant deux mois, les structures ont immédiatement rebondi à la surface après le relâchement de la charge. Les structures ont également conservé cette capacité même après avoir été percées à plusieurs reprises, car l'air reste emprisonné dans les parties restantes du compartiment ou dans les structures adjacentes.
Bien que l’équipe ait utilisé de l’aluminium pour ce projet, le « processus de gravure » pourrait rendre n’importe quel matériau ou métal insubmersible », explique Guo.
Les premières expériences de gravure ont pris un certain temps : pour une superficie de 2,5 centimètres carrés, cela a pris une heure.
