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Les tissus qui résistent à l’eau sont partout; des vêtements imperméables aux tentes pour le plein air, mais les revêtements hydrofuges conventionnels peuvent persister dans l’environnement et s’accumuler dans notre corps, et sont donc susceptibles d’être éliminés pour des raisons de sécurité. Cela laisse un grand vide à combler si les chercheurs ne trouvent pas des substituts plus sûrs.

Un revêtement très efficace

Maintenant, une équipe du MIT a trouvé une solution prometteuse: un revêtement qui non seulement rend les vêtements hydrofuges fait de tissus naturels tels que le coton et la soie, mais qui est aussi plus efficace que les revêtements existants. Ces nouveaux résultats de recherche, sont décrits dans la revue Advanced Functional Materials, dans un article écrit par des professeurs du MIT, notamment Kripa Varanasi et Karen Gleason, et deux autres.

« Ce défi de découvrir de nouveaux revêtements, a été causé par les régulateurs environnementaux en raison de l’élimination progressive des produits chimiques d’étanchéité existants », explique Varanasi. Mais il s’avère que l’alternative de son équipe surpasse les matériaux conventionnels.

«La plupart des tissus qui seraient « hydrofuges » sont plutôt « résistants à l’eau», explique Varanasi, professeur agrégé de génie mécanique. «Si vous vous tenez un bon moment sous la pluie, l’eau finira par s’écouler.» Mais il y a mieux, «un vêtement peut devenir répulsif – c’est-à-dire qu’il puisse faire rebondir les gouttes d’eau». Ce nouveau revêtement découvert par l’équipe du MIT se rapproche de cet objectif.

goutes-eau-comparaison Comparaison de gouttelettes sur une surface enduite (à gauche) et une non traitée (à droite).

Un changement dans la règlementation

En raison de la façon dont ils s’accumulent dans l’environnement et dans les tissus, l’EPA est en train de réviser la réglementation sur les polymères à longue chaîne qui sont la norme de l’industrie depuis des décennies. « Ils sont partout, et ils ne se dégradent pas facilement », explique Varanasi.

Les revêtements actuellement utilisés pour fabriquer des tissus hydrofuges sont généralement constitués de longs polymères à chaînes latérales perfluorées. Le problème est que les polymères à chaîne plus courte qui ont été étudiés n’ont pas autant d’effets hydrofuges (ou hydrophobes) que les versions à chaîne plus longue. Un autre problème avec les revêtements existants est qu’ils sont à base de liquide, de sorte que le tissu doit être immergé dans le liquide et ensuite séché. « Cela a tendance à obstruer tous les pores dans le tissu », explique Varanasi, de sorte que les tissus ne peuvent plus respirer comme ils le feraient autrement. Cela nécessite une seconde étape de fabrication dans laquelle l’air est soufflé à travers le tissu pour rouvrir ces pores, ajoutant au coût de fabrication et défaisant une partie de la protection de l’eau.

Des polymères qui ne persistent pas

Cette recherche a démontré que les polymères contenant moins de huit groupes de carbones perfluorés ne persistent pas dans l’environnement et se bioaccumulent presque autant que ceux qui en contiennent huit ou plus – ceux qui sont les plus utilisés. Ce que l’équipe du MIT a fait, explique Varanasi, est de combiner deux choses: un polymère à chaîne plus courte qui à lui seul confère certaines propriétés hydrophobes, et a été amélioré par un traitement chimique supplémentaire; et un processus de revêtement différent, appelé « dépôt chimique en phase vapeur initié » (iCVD), qui a été développé au cours des dernières années par le coauteur Karen Gleason et ses collègues.

L’utilisation du procédé de revêtement iCVD, qui n’implique aucun liquide et qui peut être effectuée à basse température, produit un revêtement très mince et uniforme qui suit les contours des fibres et n’entraîne aucun colmatage des pores, éliminant ainsi le besoin de la deuxième étape de traitement pour rouvrir les pores. Ensuite, une étape supplémentaire, une sorte de sablage de la surface, peut être ajoutée en tant que processus facultatif pour augmenter encore l’imperméabilité à l’eau. «Le plus grand défi a été de trouver le point d’ancrage où la performance, la durabilité et la compatibilité avec l’iCVD pourraient fonctionner ensemble et offrir les meilleures performances», explique Soto, un des chercheurs de cette procédé.

écoulement-nouveau-revêtement Le test des surfaces revêtues montre qu’il obtient un score parfait sur un test standard de résistance à la pluie. Les revêtements conviennent à des substrats aussi divers que les tissus, le papier et le silicium nanotexturé.

Un procédé qui fonctionne sur de nombreux types de tissus

Selon Varanasi, le procédé fonctionne sur de nombreux types de tissus, y compris le coton, le nylon et le lin, et même sur des matériaux non fibreux tels que le papier, ce qui ouvre de nombreuses applications potentielles. Le système a été testé sur différents types de tissus, ainsi que sur différents modèles de tissage de ces tissus. « De nombreux tissus peuvent bénéficier de cette technologie », explique-t-il. « Il y a beaucoup de potentiel ici. »

Les tissus enduits ont été soumis à un barrage de tests dans le laboratoire, y compris un test de pluie standard utilisé par l’industrie. Les matériaux ont été bombardés non seulement avec de l’eau, mais avec divers autres liquides, y compris le café, le ketchup, l’hydroxyde de sodium, et divers acides et bases – et les ont tous bien repoussés.

Les matériaux revêtus ont été soumis à des lavages répétés sans dégradation des revêtements, et ont également passé des tests d’abrasion sévères, sans endommager les revêtements après 10 000 répétitions. Finalement, sous l’abrasion sévère, « la fibre sera endommagée, mais le revêtement ne le sera pas », explique Varanasi.

L’équipe prévoit de continuer à travailler sur l’optimisation de la formule chimique pour produire une meilleure hydrofugation, et espère licencier cette technologie qui est en instance de brevet. Ce travail a été soutenu par le Centre Deshpande du MIT pour l’innovation technologique.

Source : MIT