Le froid est arrivé en Espagne et ces jours-ci, la pire tempête Irène arrive, mais l’hiver n’a pas encore dit son dernier mot. Les basses températures et la neige donnent une image très courante : voitures avec une couche de glace très difficile à enlever. Sauf pour les plus hypermétropes qui ont une invention pour protéger le pare-brise et les rétroviseurs, il est temps de recourir au grattoir ou à d’autres astuces maison pour enlever la glace rapidement, facilement et sans endommager la vitre de la voiture.
Le problème va au-delà de la possibilité de circuler sur la route et touche également des éléments tels que les panneaux solaires. Mais là où l’effet du froid peut être le plus pernicieux, c’est dans les infrastructures comme les aéroports et les installations industrielles, où il faut lutter contre la formation de glace, câbles chauffants, pulvérisation ou revêtement périodique de substances antigel.
Aujourd’hui, des scientifiques de l’Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST) viennent de présenter une solution qui permet d’éviter ou d’éliminer l’accumulation de glace sur différentes surfaces sans aucune des complications ci-dessus. Comme détaillé dans un article publié dans Naturesa découverte s’est concrétisée dans un revêtement en film mince composé de nanorodes d’or. Son effet photothermique peut fonctionner de manière passive et n’a besoin que de la lumière du soleil pour empêcher la formation de glace ou la faire fondre en quelques minutes.
Nanotechnologie
Depuis des décennies, les scientifiques du monde entier s’efforcent de maîtriser le royaume du petit, invisible à l’œil humain. Au KAIST, Hyoungsoo Kim, professeur au Département de Génie Mécanique (Laboratoire des Fluides et Interfaces), et Dong Ki Yoon, membre du Département de Chimie (Soft Materials Assembly Group) travaillent depuis des années sur les possibilités offertes par les nanotechnologies dans différents zones.
Leurs dernières recherches leur ont permis de développer une nouvelle technique originale pour modeler uniformément les particules de nanorodes d’or (également connues sous le nom de GNR) dans des quadrants par simple évaporation. La méthode peut avoir différentes utilisations, mais l’équipe coréenne l’a utilisée pour développer une surface antigivrante aux propriétés dégivrantes uniques au monde.
Résultats des tests de film KAIST Omicrono Gold Nanorod
Le GNR possède de nombreuses qualités, comme sa biocompatibilité, sa stabilité chimique ou sa synthèse relativement simple, mais la plus remarquable dans ce cas concerne sa résonance plasmonique de surface. Ce phénomène physique se produit lorsque les électrons libres d’une couche métallique sont excités par l’incidence d’une lumière polarisée, ce qui permet de profiter de ses propriétés sans utiliser d’énergie.
Cependant, jusqu’à présent, il était difficile d’obtenir l’uniformité et l’alignement de ses composants, éléments nécessaires pour optimiser ses performances. Pour y parvenir, l’équipe de recherche coréenne s’est tournée vers les nanocristaux de cellulose (CNC), nanomatériau de nouvelle génération pouvant être facilement extrait du milieu naturelcomme les feuilles de maïs par exemple.
[El invento que impedirá que te roben el coche: barato, fácil de instalar y a prueba de ‘hackers’]
En assemblant le CNC et le GNR en anneaux, les scientifiques ont développé un film très uniforme et aligné doté de grandes propriétés photothermiques. Grâce à une série d’expériences, ils ont montré que la surface peut remplir des fonctions d’antigel et de dégivrage lorsqu’il reçoit l’irradiation du soleil.
Expériences
Pour la recherche, l’équipe a utilisé une plaque à température contrôlée sous le film de nanorodes d’or et une couche imperméable sur le dessus. Pour vérifier son efficacité, ils ont réduit la température et l’ont testé dans des situations qui ont démontré sa capacité à prévenir la formation de givre et à éliminer la glace déjà formée. Pour cela seulement 10 minutes d’exposition à la lumière ont été nécessaires.
Une voiture dans la rue couverte de glace iStock Omicrono
« Cette technique peut être appliquée aux surfaces plastiques et flexibles », explique le professeur Hyoungsoo Kim, auteur de l’étude, dans un communiqué de presse. « Lorsqu’il est utilisé sur des matériaux et des films extérieurs, peut générer sa propre énergie thermiquece qui signifierait de grandes économies d’énergie grâce à la capture volontaire de l’énergie thermique dans diverses applications, telles que les voitures, les avions et les fenêtres des espaces résidentiels ou commerciaux, où le gel devient un sérieux problème en hiver.
Pour sa part, Dong Ki Yoon considère cette recherche importante « parce que nous pouvons désormais modeler librement le composite CNC-GNR, qui était auparavant difficile à créer en films, sur une grande surface. Nous pouvons l’utiliser comme matériau antigel et, si nous profitons également des propriétés plasmoniques de l’or nous pouvons l’utiliser comme vitrail pour décorer les surfaces vitrées« .
Il reste encore quelques défis à relever avant d’arriver à un produit final, car sa capacité à faire fondre d’épaisses couches de glace n’a pas été prouvée et nécessite qu’au moins une partie de la surface du film soit exposée au soleil. Dans tous les cas, Les scientifiques continuent de travailler pour améliorer les qualités du matériauen optimisant la technique de fabrication pour augmenter ses propriétés et pouvoir le produire à grande échelle.
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