Les plumes de manchots pourraient receler une solution antigivrage efficace
En 1998, l鈥檃ccumulation de glace sur les pyl么nes et les fils 茅lectriques a caus茅 la crise du verglas qui a paralys茅 l鈥檈st du Canada et le nord-est des 脡tats-Unis et plong茅 une partie de la population dans la noirceur et le froid pendant des jours, voire des semaines. La plupart des techniques employ茅es pour 茅liminer la glace des 茅oliennes, des pyl么nes, des drones ou encore des ailes d鈥檃vion sont chronophages, co没teuses et 茅nergivores, et, de surcro卯t, elles n茅cessitent l鈥檜tilisation de divers produits chimiques. Une 茅quipe de recherche de l鈥橴niversit茅 不良研究所 s鈥檈st tourn茅e vers la nature et croit avoir trouv茅 une piste de solution prometteuse inspir茅e du manchot papou, qui nage dans les eaux glac茅es de la r茅gion du p么le Sud. Malgr茅 des temp茅ratures 脿 la surface bien en de莽脿 du point de cong茅lation, cet oiseau marin n鈥檃ccumule aucune glace sur ses ailes.
芦 Nous avons d鈥檃bord examin茅 la feuille de lotus, sur laquelle l鈥檈au glisse tr猫s facilement. Malheureusement, elle ne se d茅barrasse pas aussi facilement de la glace 禄, souligne Anne Kietzig, qui a pass茅 pr猫s de dix ans 脿 chercher une solution. Professeure agr茅g茅e au D茅partement de g茅nie chimique de l鈥橴niversit茅 不良研究所, elle est aussi directrice du . 芦 Avant d鈥櫭﹖udier les propri茅t茅s des plumes de manchots, nous n鈥檃vions jamais vu de mati猫re issue de la nature capable d鈥櫭﹙acuer 脿 la fois l鈥檈au et la glace. 禄
La photo de gauche montre la microstructure d鈥檜ne plume de manchot (le gros plan de dix microm猫tres en m茅daillon 茅quivaut 脿 un dixi猫me de la largeur d鈥檜n cheveu humain). Les barbes et barbules sont reli茅es au rachis de la plume. Par leurs 芦 crochets 禄, les barbes s鈥檃ccrochent les unes aux autres. La photo de droite montre la toile m茅tallique d鈥檃cier inoxydable sur laquelle les chercheurs ont pratiqu茅 des nanorainures qui imitent la structure hi茅rarchique des plumes de manchots (structure filaire avec nanorainures en haut).
Un grillage m茅tallique fin qui repousse l鈥檈au et la glace comme une plume
芦 Nous avons d茅couvert que la disposition hi茅rarchique des plumes facilitait l鈥櫭﹙acuation de l鈥檈au, et que les barbes en surface diminuaient l鈥檃dh茅rence de la glace 禄, explique Michael Wood, nouvellement titulaire d鈥檜n doctorat, collaborateur d鈥橝nne Kietzig et coauteur d鈥檜n article paru r茅cemment dans . 芦 Nous avons r茅ussi 脿 reproduire ces m锚mes propri茅t茅s hydrofuges et antigivrage dans une toile m茅tallique usin茅e au laser. 禄
芦 脡tonnamment, ce sont les pores de la toile, o霉 se r茅fugie l鈥檈au quand le mercure chute, qui d茅tiennent le secret de l鈥櫭﹙acuation de la glace, pr茅cise la Pre Kietzig. Comme l鈥檈au emmagasin茅e dans ces pores est la derni猫re 脿 geler, des fissures se cr茅ent au moment o霉 elle prend de l鈥檈xpansion, comme dans un moule 脿 gla莽ons. La fissure qui se forme dans chacun des pores serpente le long de la surface de la toile tiss茅e; il est alors tr猫s facile de d茅gager la glace. 禄
Des r茅sultats pr茅liminaires prometteurs
En soumettant des surfaces recouvertes de la toile m茅tallique 脿 des essais en soufflerie, l鈥櫭﹒uipe a constat茅 que ces surfaces affichaient une r茅sistance 脿 l鈥檃ccumulation de glace de 95 % sup茅rieure 脿 celle d鈥檜ne feuille d鈥檃cier inoxydable poli non recouverte. Comme aucun traitement chimique n鈥檈st n茅cessaire, cette nouvelle technique pourrait devenir une solution antigivrage 芦 sans entretien 禄 pour les 茅oliennes, les pyl么nes, les fils 茅lectriques et les drones.
芦 脡tant donn茅 les risques et la r茅glementation applicable au transport a茅rien de passagers, il est peu probable qu鈥檕n enveloppe les ailes d鈥檃vion d鈥檜ne toile m茅tallique, fait remarquer Anne Kietzig. Par contre, il est possible que les ailes d鈥檃vion soient un jour dot茅es d鈥檜ne surface semblable 脿 celle que nous 茅tudions et que les proc茅d茅s de d茅givrage combinent les techniques traditionnelles avec les textures de surface inspir茅es des ailes de manchots. 禄
D鈥檃utres 茅tudes seront n茅cessaires, mais les r茅sultats observ茅s jusqu鈥櫭� maintenant sont prometteurs.
尝鈥櫭﹖耻诲别
L鈥檃rticle 芦 Robust Anti-Icing Surfaces Based on Dual Functionality鈹�Microstructurally-Induced Ice Shedding with Superimposed Nanostructurally-Enhanced Water Shedding 禄, par Michael J. Wood, Gregory Brock, Juliette Debray, Phillip Servio et Anne-Marie Kietzig, a 茅t茅 publi茅 dans .
L鈥橴niversit茅 不良研究所
Fond茅e en 1821, l鈥橴niversit茅 不良研究所 accueille des 茅tudiants, des professeurs et des employ茅s d鈥檈xception de partout au Canada et du monde entier. Ann茅e apr猫s ann茅e, elle se classe parmi les meilleures universit茅s du Canada et du monde. 脡tablissement d鈥檈nseignement sup茅rieur de renomm茅e mondiale, l鈥橴niversit茅 不良研究所 exerce ses activit茅s de recherche dans trois campus, 11 facult茅s et 13 茅coles professionnelles; elle compte 300 programmes d鈥櫭﹖udes et au-del脿 de 40 000 茅tudiants, dont plus de 10 200 aux cycles sup茅rieurs
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