Une nouvelle étude de l’Université chinoise de Technologie de Dalian pourrait redéfinir les méthodes de dégivrage et de déneigement en exploitant les propriétés multiples des assemblages de nanofils de cuivre.
Cette recherche pourrait avoir un impact transversal, depuis les applications cryogéniques aux défis du dégivrage aéronautique.
Un design ingénieux pour maximiser l’efficacité
L’équipe de chercheurs a mis au point une méthode électrochimique simple pour la fabrication d’assemblages de nanofils de cuivre avec des configurations variées. Ce design inédit intègre trois propriétés majeures: les propriétés photothermiques, la conductivité thermique, et la superhydrophobicité.
« Pour atteindre un dégivrage écologique et économe en énergie sans compromettre la fonctionnalité de la surface, la plupart des efforts se sont orientés vers des approches passives via des modifications de surface », a déclaré Siyan Yang, auteur principale de l’article et actuellement post-doctorant à l’Université Polytechnique de Hong Kong.
« Afin de résoudre les problèmes, nous développons une approche de fabrication facile pour produire des assemblages de nanofils de cuivre contrôlables. Nous avons constaté que la morphologie, la hauteur et l’échelle des assemblages peuvent être bien réglées en ajustant les paramètres électrochimiques. Grâce à des tests de mouillabilité et de photothermie, nous avons constaté que la plupart des assemblages de nanofils peuvent être traités comme superhydrophobes, avec un taux d’absorption de la lumière du soleil supérieur à 95 %. En raison de la conductivité élevée des matériaux en cuivre, les assemblages de nanofils, en particulier la conception avec des nanofils verticaux et une largeur moyenne de microsillons de 2-3 μm, permettent d’obtenir des performances supérieures en matière de dégivrage et de décongélation« , a expliqué pour sa part Qixun Li, étudiant en doctorat, actuellement à l’université technologique de Dalian.
Les avantages des propriétés combinées
La configuration permet une absorption efficace de la lumière solaire tout en favorisant une conduction thermique rapide. De plus, la superhydrophobicité permet aux particules de glace de glisser ou de rouler loin de la surface une fois fondues. Les chercheurs ont enregistré une efficacité de dégivrage atteignant près de 100 %, une valeur record.
« En principe, en alliant une fabrication facile, une haute contrôlabilité et une diversité dans la morphologie, la conception des assemblages de nanofils est prometteuse dans un large éventail d’applications de dégivrage qui suppriment le besoin d’apports énergétiques traditionnels », a noté Xuehu Ma, professeur de génie chimique à l’Université de Technologie de Dalian et auteur correspondant de l’étude.
« Toutefois, la durabilité, l’évolutivité et la stabilité chimique des assemblages de nanofils sont limitées dans les applications pratiques impliquant des conditions de travail complexes. Il est nécessaire de développer des méthodes plus générales de traitement des micro/nano matériaux pour améliorer l’efficacité de la fabrication, l’échelle des matériaux et la durabilité de la surface. Malgré cela, le concept de ce travail sert de boussole pour les futurs efforts de recherche, en particulier dans les régions froides confrontées à une pénurie d’énergie« , a conclu Xuehu Ma, professeur de génie chimique à l’université technologique de Dalian.
En synthèse
Le travail de recherche mené à l’Université de Technologie de Dalian soulève de nouvelles perspectives pour le dégivrage et la décongélation. En combinant plusieurs propriétés, cette approche pourrait à terme remplacer les méthodes énergivores, laborieuses ou néfastes pour l’environnement.
Pour une meilleure compréhension
Quels sont les avantages de ces assemblages de nanofils ?
Les assemblages de nanofils de cuivre offrent une absorption solaire efficace, une conductivité thermique rapide et des propriétés superhydrophobes.
Qui sont les auteurs principaux de cette étude ?
Siyan Yang et Xuehu Ma sont les principaux auteurs de ce travail de recherche.
Quels sont les défis actuels du dégivrage ?
Les méthodes existantes sont souvent énergivores, laborieuses ou nuisibles pour l’environnement.
Quelle est l’efficacité du dégivrage avec cette méthode ?
Une efficacité de dégivrage d’environ 100 % a été enregistrée.
Quelles sont les applications potentielles ?
Cette recherche peut être appliquée à une variété de domaines, du dégivrage aéronautique à la cryogénie.
Article : « Photothermal superhydrophobic copper nanowire assemblies: fabrication and deicing/defrosting applications » – DOI: 10.1088/2631-7990/acef78
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