Lors de la grande tempête de verglas de 1998, la glace a gelé sur les lignes électriques et les poteaux, paralysant le nord des États-Unis et le sud du Canada, laissant de nombreuses personnes dans le froid et l'obscurité pendant des jours, voire des semaines.Qu’il s’agisse d’éoliennes, de tours électriques, de drones ou d’ailes d’avion, la lutte contre la formation de glace repose souvent sur des méthodes chronophages, coûteuses et/ou consommatrices de grandes quantités d’énergie et de produits chimiques divers.Mais en regardant la nature, les chercheurs de McGill pensent avoir trouvé une nouvelle façon prometteuse de résoudre le problème.Ils ont été inspirés par les ailes des manchots papous, ces manchots qui nagent dans les eaux glacées de la région de l'Antarctique, dont la fourrure ne gèle pas même lorsque la température de la surface extérieure est bien en dessous de zéro.
Nous avons d’abord étudié les propriétés des feuilles de lotus, qui sont excellentes pour évacuer l’eau, mais il s’est avéré qu’elles sont moins efficaces pour évacuer l’eau.a déclaré Ann Kitzig, professeure adjointe de génie chimique à l'Université McGill et directrice du laboratoire d'ingénierie des surfaces biomimétiques, qui recherche depuis près d'une décennie une solution, un matériau capable d'éliminer l'eau et la glace."
L'image de gauche montre la structure microscopique d'une plume de pingouin (un gros plan de 10 microns de l'insert équivaut à 1/10 de la largeur d'un cheveu humain, pour donner une idée d'échelle).à partir de plumes ramifiées.Les « crochets » sont utilisés pour relier les poils de plumes individuels afin de former des tapis.A droite se trouve un fil en acier inoxydabletissuque les chercheurs ont agrémenté de nanorainures, reproduisant la hiérarchie de la structure des plumes de manchots (fil métallique avec nanorainures au sommet).
"Nous avons constaté que la disposition en couches des plumes elles-mêmes offre des propriétés de drainage et que leurs surfaces dentelées réduisent l'adhérence de la glace", explique Michael Wood, un récent étudiant diplômé travaillant avec Kitziger, qui est l'un des co-auteurs de l'étude.Les auteurs ont publié un nouvel article dans ACS Applied Material Interfaces."Nous avons pu reproduire ces effets combinés avec un treillis métallique découpé au laser."
Kitzig a ajouté : « Cela peut sembler contre-intuitif, mais la clé de la fonte des glaces est que tous les pores du maillage absorbent l’eau dans des conditions de gel.L’eau présente dans ces pores est la dernière à geler et, à mesure qu’elle se dilate, elle crée des fissures comme celles que l’on voit dans les bacs à glaçons des réfrigérateurs.Nous avons besoin de très peu d'efforts pour retirer la glace de la grille, car les fissures dans chaque trou serpentent facilement le long de la surface de ces fils tressés.
Les chercheurs ont effectué des tests en soufflerie sur des surfaces peintes au pochoir et ont découvert que le traitement était 95 % plus efficace pour prévenir le givrage que les panneaux en acier inoxydable poli non revêtus.Puisqu’aucun traitement chimique n’est requis, la nouvelle méthode offre une solution potentiellement sans entretien au problème de la formation de glace sur les éoliennes, les poteaux électriques, les lignes électriques et les drones.
"Compte tenu du nombre de réglementations sur l'aviation de passagers et des risques associés, il est peu probable qu'une aile d'avion soit simplement enveloppée dans du métal.engrener», a ajouté Kitzig.« Cependant, un jour, la surface d’une aile d’avion pourrait avoir la texture que nous étudions, et le dégivrage se produira grâce à une combinaison de méthodes de dégivrage traditionnelles travaillant ensemble sur l’aile.La surface comprend des textures inspirées des ailes de pingouin..texture de surface."
« Surfaces antigivrantes fiables basées sur une double fonctionnalité – écaillage de la glace causé par la microstructure et drainage amélioré par la nanostructure », par Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debret, Philippe Servio et Anne-Marie Kitzig, publié dans ACS Appl.mat.interface
Fondée à Montréal, au Québec, en 1821, l'Université McGill est la première université de médecine au Canada.McGill est régulièrement classée parmi les meilleures universités au pays et dans le monde.Il s'agit d'un établissement d'enseignement supérieur de « renommée mondiale » avec des activités de recherche réparties sur trois campus, 11 départements, 13 écoles professionnelles, 300 programmes d'études et plus de 40 000 étudiants, dont plus de 10 200 étudiants diplômés.McGill attire des étudiants de plus de 150 pays et ses 12 800 étudiants internationaux représentent 31 % de son corps étudiant.Plus de la moitié des étudiants de McGill sont de langue maternelle autre que l'anglais, et environ 19 pour cent d'entre eux considèrent le français comme leur langue maternelle.