Un film antigivre qui ne nécessite uniquement la lumière du soleil

Une équipe de recherche coréenne a mis au point une technologie de film antigivre et de dégivrage qui pourrait révolutionner les sites industriels. Cette technologie utilise l’effet photo-thermique des nanoparticules d’or, éliminant ainsi le besoin de fils chauffants, de pulvérisations périodiques ou de revêtements d’anti-gel, et de modifications de la conception du substrat.

Une technique originale pour un défi de taille

Le groupe de recherche, dirigé par le professeur Hyoungsoo Kim du département de génie mécanique (Fluid & Interface Laboratory) et le professeur Dong Ki Yoon du département de chimie (Soft Material Assembly Group) du KAIST, a révélé avoir développé une technique originale. Cette technique permet de réaliser un motif uniforme de particules de nano-bâtonnets d’or (GNR) dans des quadrants par simple évaporation, et a été utilisée pour développer une surface anti-givre et de dégivrage.

De nombreux scientifiques ont tenté ces dernières années de contrôler les surfaces de substrats grâce à diverses techniques de revêtement. Parmi celles-ci, les techniques impliquant le motif de nanomatériaux fonctionnels ont retenu une attention particulière. En particulier, le GNR est considéré comme un nanomatériau candidat prometteur en raison de sa biocompatibilité, de sa stabilité chimique, de sa synthèse relativement simple et de sa propriété stable et unique de résonance plasmonique de surface.

Pour maximiser les performances du GNR, il est important d’obtenir une grande uniformité lors du dépôt du film, ainsi qu’un haut niveau d’alignement des bâtonnets. Cependant, la réalisation de ces deux critères a jusqu’à présent été un défi de taille.

L’utilisation de la nanocristalline de cellulose pour résoudre le défi

Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche conjointe a utilisé la nanocristalline de cellulose (CNC), un nanomatériau fonctionnel de nouvelle génération qui peut facilement être extrait de la nature. En co-assemblant le GNR sur des modèles de quadrants CNC, l’équipe a pu sécher uniformément le film et obtenir avec succès un film GNR avec un alignement uniforme en forme d’anneau.

Comparé aux films en forme d’anneau de café existants, le film GNR hautement uniforme et aligné développé grâce à cette recherche a montré des propriétés photothermiques plasmoniques améliorées. L’équipe a démontré qu’elle pouvait réaliser des fonctions anti-givre et de dégivrage en irradiant simplement de la lumière dans la plage de longueurs d’onde visible.

Des applications potentielles dans divers domaines

Le professeur Hyoungsoo Kim a déclaré : « cette technique peut être appliquée à du plastique, ainsi qu’à des surfaces flexibles. En l’utilisant sur des matériaux extérieurs et des films, elle peut générer sa propre énergie thermique, ce qui permettrait de réaliser d’importantes économies d’énergie grâce à la récolte volontaire d’énergie thermique dans diverses applications, y compris les voitures, les avions et les fenêtres dans les espaces résidentiels ou commerciaux, où le givre devient un problème sérieux en hiver. »

Le professeur Dong Ki Yoon a ajouté : « Cette recherche est significative en ce sens que nous pouvons désormais librement réaliser le motif du composite CNC-GNR, qui était auparavant difficile à créer en films, sur une grande surface. Nous pouvons l’utiliser comme matériau anti-givre, et si nous tirons parti des propriétés plasmoniques de l’or, nous pouvons également l’utiliser comme du vitrail pour décorer les surfaces en verre. »

En synthèse

La technologie de revêtement anti-givre et de dégivrage développée par l’équipe de recherche du KAIST représente une avancée significative dans le domaine. En utilisant l’effet photothermique des nanoparticules d’or, cette technologie pourrait avoir des applications potentielles dans divers domaines, notamment l’automobile, l’aéronautique et le bâtiment. En outre, elle pourrait contribuer à réaliser d’importantes économies d’énergie en générant sa propre énergie thermique.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que le GNR ?

Le GNR, ou nanobâtonnets d’or, est un nanomatériau qui présente une biocompatibilité, une stabilité chimique, une synthèse relativement simple et une propriété stable et unique de résonance plasmonique de surface.

Qu’est-ce que la nanocristalline de cellulose ?

La nanocristalline de cellulose (CNC) est un nanomatériau fonctionnel de nouvelle génération qui peut facilement être extrait de la nature.

Quelles sont les applications potentielles de cette technologie ?

Cette technologie peut être appliquée à du plastique, ainsi qu’à des surfaces flexibles. Elle peut générer sa propre énergie thermique, ce qui permettrait de réaliser d’importantes économies d’énergie dans diverses applications, y compris les voitures, les avions et les fenêtres dans les espaces résidentiels ou commerciaux.

Quels sont les avantages de cette technologie par rapport aux techniques de revêtement existantes ?

Comparé aux films en forme d’anneau de café existants, le film GNR hautement uniforme et aligné développé grâce à cette recherche a montré des propriétés photothermiques plasmoniques améliorées.

Qu’est-ce que l’effet photothermique des nanoparticules d’or ?

L’effet photothermique des nanoparticules d’or est un phénomène par lequel ces particules absorbent la lumière et la convertissent en chaleur, ce qui peut être utilisé pour des fonctions anti-givre et de dégivrage.

Références

KAIST. (2024, January 3). KAIST Develops Anti-Icing/De-Icing Film Coating Technology Using Gold Nanoparticles.