Le merlebleu de l’Est est un oiseau spécial. Le bleu de ses plumes est special. Cependant, cette couleur ne repose pas sur des pigments mais sur la composition particulière de la plume. Observées au microscope, les plumes sont parcourues par un réseau de canaux d’un diamètre de quelques centaines de nanomètres seulement. En guise de classification, un nanomètre équivaut à un milliardième de mètre. Le bleu de l’oiseau bleu a attiré l’attention des chercheurs de l’ETH du Laboratoire des matériaux mous et vivants dirigé par l’ancien professeur de l’ETH Eric Dufresne. À tel stage qu’ils ont décidé de reproduire ce matériau en laboratoire. Ils ont désormais réussi grâce à une nouvelle méthode : ils ont développé un matériau qui présente la même conception structurelle que les plumes du merle bleu, tout en offrant en outre un potentiel d’applications pratiques grâce à ses nanoréseaux.
Répliqué à partir de la mother nature
Les chercheurs ont utilisé comme matériau de départ un caoutchouc de silicone transparent qui peut être étiré et déformé. Les scientifiques ont placé ce caoutchouc dans une option huileuse et l’ont laissé gonfler pendant plusieurs jours dans un 4 à une température de 60 degrés Celsius. Ils l’ont ensuite refroidi et ont extrait le caoutchouc de la option huileuse.
Les chercheurs ont pu observer au microscope remark la nanostructure du caoutchouc avait changé au cours de la procédure et ont identifié des buildings de réseau similaires à celles qui donnent à la plume de l’oiseau bleu sa couleur bleue. La principale différence réside dans l’épaisseur des canaux formés : la plume de l’oiseau mesurait approximativement 200 nanomètres et le matériau synthétique 800 nanomètres.
Le principe de la development du réseau est la séparation des phases. Ce phénomène peut être observé en delicacies avec une vinaigrette à base d’huile et de vinaigre. Mélanger les deux liquides n’est pas facile et il est préférable d’y parvenir en agitant vigoureusement. Les liquides se séparent à nouveau dès que l’agitation cesse. Cependant, il est également doable de les mélanger en les chauffant puis en les refroidissant à nouveau pour les séparer. C’est précisément le principe que les chercheurs ont appliqué pour mélanger le caoutchouc de silicone et la remedy huileuse. Cela a abouti à la formation de tout un réseau microscopique de canaux à l’intérieur du caoutchouc.
L’auteur principal Carla Fernández Rico : « Nous sommes en mesure de contrôler et de sélectionner les problems de telle sorte que des canaux se forment lors de la séparation des phases. Nous avons réussi à arrêter la procédure avant que les deux phases ne fusionnent à nouveau complètement. » Cette composition en forme de canal est très similaire à la construction des plumes de l’oiseau.
L’avantage de cette nouvelle méthode est que le nouveau matériau mesure plusieurs centimètres et reste évolutif. « En principe, vous pouvez utiliser un morceau de plastique caoutchouteux de n’importe quelle taille. Cependant, vous aurez alors également besoin de récipients et de fours de grande taille », explique Fernández Rico.
La nouveauté de cette méthode de traitement des matériaux suscite beaucoup d’intérêt dans la communauté des physiciens. « Nous disposons d’un système very simple composé de seulement deux ingrédients, mais la framework finale obtenue est très complexe et contrôlée par les propriétés des ingrédients », explique Fernández Rico. « Nous avons été approchés par plusieurs groupes théoriques qui proposent l’utilisation de modèles physiques afin de comprendre les principes physiques clés de ce nouveau processus et de prédire son résultat. »
Durée de vie de la batterie furthermore longue et filtration améliorée
Le nouveau matériau offre un potentiel d’applications approaches et durables. Les batteries constituent un domaine d’application doable. Les ions dans les batteries se déplacent généralement entre les électrodes à travers un liquide appelé électrolyte. L’une des principales raisons pour lesquelles les batteries perdent leur capacité de cost avec le temps, voire finissent par tomber en panne, est que les ions réagissent avec l’électrolyte liquide, ce qui amène les deux électrodes à établir un speak to physique et à endommager la batterie. Les électrolytes liquides pourraient être remplacés par des électrolytes solides dotés d’une composition en réseau de canaux interconnectés, comme celui montré par les chercheurs de l’ETH, qui éviterait le get hold of physique entre les électrodes tout en maintenant un bon transportation des ions à travers la batterie.
Les filtres à eau pourraient être une autre software. De bonnes propriétés de transport à travers les canaux interconnectés et de grandes surfaces sont ici avantageuses. Le rapport surface area/quantity est énorme dans le cas de buildings en forme de canal. Cela permet d’éliminer efficacement les contaminants tels que les bactéries ou autres particules de l’eau.
Développer la recherche dans le sens de la durabilité
« Cependant, le produit est encore loin d’être prêt à être commercialisé », déclare Fernández Rico. « Bien que le matériau caoutchouteux soit bon marché et facile à obtenir, la phase huileuse est assez coûteuse. Une paire de matériaux moins coûteuse serait ici nécessaire. »
