Tracey Peake
Des chercheurs de l’Université d’État de Caroline du Nord ont utilisé l’ablation laser pour créer des matériaux ultra-étirables et superomniphobes sans recourir à des solvants chimiques agressifs. Ces matériaux – utiles dans des applications allant de la robotique douce aux patchs de peau artificielle – conservent leurs propriétés superomniphobes (c’est-à-dire super-répulsives) lorsqu’ils sont étirés jusqu’à cinq fois leur longueur initiale et après plus de 5 000 cycles d’étirement.
« Les matériaux superomniphobes peuvent repousser pratiquement n’importe quel liquide – comme des acides, des bases ou des solvants extrêmement corrosifs – aussi bien que l’eau », explique Arun Kumar Kota, professeur associé en génie mécanique et aérospatial à NC State. « Ils sont utiles dans un large éventail d’applications, comme les robots souples par exemple, qui peuvent nécessiter des matériaux capables de résister à des environnements hostiles, de s’étirer et de changer de forme ». Kota est l’auteur correspondant de la recherche.
De nombreux matériaux superomniphobes sont créés en appliquant un revêtement par pulvérisation sur le matériau d’intérêt. Le revêtement est constitué d’un solvant contenant des nanoparticules, ce qui crée une surface rugueuse et répulsive aux liquides. Malheureusement, ces revêtements par pulvérisation se délaminent, ou se détachent, lorsque le matériau est étiré au-delà de 100 % de sa longueur.
Dans des travaux précédents, Kota et son équipe ont résolu le problème du délaminage en créant des microprotrusions, ou de minuscules piliers de 10 à 100 microns de large, à la surface d’un matériau puis en le recouvrant par pulvérisation. Lors de l’étirement, le revêtement entre les piliers se délaminait, mais celui au sommet des piliers restait intact, permettant au matériau de conserver sa propriété superomniphobe.
« Pour faire une analogie grossière, imaginez mes bras tendus comme le matériau et mes cheveux comme les microprotrusions », dit Kota. « Si vous tirez sur mes bras, mes cheveux ne subissent pas la tension et restent intacts. Nous avons découvert que les matériaux revêtus par pulvérisation avec des microprotrusions étaient superomniphobes jusqu’à cinq fois leur longueur initiale.
« Dans ce travail, au lieu d’un revêtement par pulvérisation, nous utilisons l’ablation laser pour créer à la fois les microprotrusions et la surface rugueuse qui confère la superomniphobie », poursuit Kota. « Cependant, nous avons d’abord dû déterminer les paramètres optimaux du laser : la puissance, la vitesse et la fréquence spatiale – c’est-à-dire le nombre d’impulsions laser par unité de longueur ».
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Un cadre d’apprentissage automatique a reçu ces trois paramètres importants ainsi que l’angle de glissement souhaité du matériau – qui indique la facilité avec laquelle les liquides glissent sur une surface – pour déterminer la technique d’ablation laser optimale, éliminant ainsi le besoin de tests longs et fastidieux par essais et erreurs.
L’équipe a testé la technique sur un élastomère de siloxane – choisi pour son étirabilité – qui avait été modifié avec un silane fluorocarboné, aux propriétés hydrophobes. La combinaison du matériau et de la méthode d’ablation laser a donné un matériau superomniphobe qui a conservé sa superomniphobie jusqu’à cinq fois sa longueur initiale et après plus de 5 000 cycles d’étirement.
« Nous avons créé une plateforme pour fabriquer des matériaux superomniphobes étirables sans utiliser de solvants chimiques et sans nécessiter des centaines de milliers d’expériences par essais et erreurs », affirme Kota. « Cette méthode est une façon plus écologique et plus économique de produire des matériaux pour une diversité d’applications, allant des pansements textiles à l’électronique étirable pouvant être utilisée dans des environnements chimiquement hostiles ».
« Surfaces superomniphobes ultra-étirables par ablation laser guidée par apprentissage automatique » / DOI : 10.1016/j.matt.2025.102610 – Auteurs : Mohammad Javad Zarei, Sreekiran Pillai, Adil M. Rather, Mohammed S. Barrubeeah, Tarek Echekki, Arun K. Kota, North Carolina State University Publié : 16 févr. 2026 dans Matter
Source : NC State U.
