Lors de la grande tempête de verglas de 1998, l'accumulation de glace sur les lignes électriques et les poteaux a paralysé le nord des États-Unis et le sud du Canada, laissant de nombreuses personnes dans le froid et dans l'obscurité pendant des jours, voire des semaines.Qu'il s'agisse d'éoliennes, de pylônes électriques, de drones ou d'ailes d'avions, le dégivrage repose souvent sur des méthodes chronophages, coûteuses et/ou consommatrices d'énergie et de produits chimiques variés.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 nageant dans les eaux glacées de l'Antarctique, et leur fourrure ne gèle pas même lorsque la température extérieure de la surface est bien en dessous de zéro.
Nous avons d'abord étudié les propriétés des feuilles de lotus, qui sont très efficaces pour éliminer l'eau, mais il s'est avéré qu'elles sont moins efficaces pour éliminer la glace », a déclaré Ann Kitzig, qui cherche des solutions depuis près d'une décennie et est professeur adjoint. .Docteur en génie chimique de l'Université McGill, directeur du Laboratoire d'ingénierie des surfaces biomimétiques : « Ce n'est que lorsque nous avons commencé à étudier les propriétés des plumes de pingouin que nous avons découvert un matériau naturel qui rejette simultanément de l'eau et de la glace.»
Leimageà gauche montre la microstructure d'une plume de pingouin (un gros plan d'un insert de 10 microns correspond à 1/10 de la largeur d'un cheveu humain pour donner une idée d'échelle).Ces barbes et brindilles constituent les tiges centrales des plumes ramifiées..Les « crochets » sont utilisés pour relier les poils de plumes individuels afin de former un coussin.À droite, une toile métallique en acier inoxydable que les chercheurs ont décorée de nano-rainures, reproduisant la hiérarchie des structures de plumes de pingouin (fil avec des nano-rainures sur le dessus).
"Nous avons constaté que la disposition hiérarchique des plumes elles-mêmes confère des propriétés d'évacuation de l'eau et que leur surface dentelée réduit l'adhésion de la glace", explique Michael Wood, un récent étudiant diplômé travaillant avec Kitzig et l'un des co-auteurs de l'étude.Nouvel article dans ACS Applied Material Interfaces."Nous avons pu reproduire ces effets combinés avec un treillis métallique tissé découpé au laser."
Kitzig a ajouté : « Cela peut sembler contre-intuitif, mais la clé pour séparer la glace réside dans tous les pores du maillage qui absorbent l’eau dans des conditions de gel.L’eau dans ces pores finit par geler et, à mesure qu’elle se dilate, elle crée des fissures, tout comme vous le feriez dans un réfrigérateur.C'est la même chose que celle que l'on voit dans le bac à glaçons.Nous avons besoin de très peu d’efforts pour retirer la glace de notre maillage car les fissures dans chacun de ces trous ont tendance à serpenter le long de la surface de ces fils tressés.
Les chercheurs ont testé la surface au pochoir dans une soufflerie et ont constaté que le traitement était 95 % plus résistant au givrage que les feuilles d'acier inoxydable polies non emballées.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 tours, 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 que les ailes des avions soient simplement enveloppées dans un treillis métallique", a ajouté Kitzig.«Il est cependant possible qu'un jour la surface d'une aile d'avion ait la texture que nous étudions, et comme les méthodes de dégivrage traditionnelles fonctionnent ensemble sur la surface de l'aile, le dégivrage se produira en fusionnant les ailes de pingouin.inspiré par la texture de la surface.
« Surfaces antigivrantes fiables basées sur une double fonctionnalité – écaillage de la glace induit par la microstructure avec superposition hydrofuge améliorée par la nanostructure », Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debre, Philippe Servio et Anne-Marie Kitzig dans ACS Appl.alma mater.interface
L'Université McGill, fondée en 1821 à Montréal, au Québec, est la première université au Canada.L'Université McGill est régulièrement classée parmi les meilleures universités à l'échelle nationale et internationale.Il s'agit d'un établissement d'enseignement supérieur de renommée mondiale dont les activités de recherche s'étendent sur trois campus, 11collèges, 13 collèges professionnels, 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 % du corps étudiant.Plus de la moitié des étudiants de McGill déclarent que leur langue maternelle n'est pas l'anglais, et environ 19 % d'entre eux parlent le français comme langue maternelle.