Un similicuir à effet lotus

On aime le côté Rock’n Roll des perfectos de motards, mais la matière n’est pas toujours confortable, particulièrement le similicuir. Il suffit de quelques rayons de soleil printanier pour que les parties en contact avec la peau deviennent collantes et désagréables. La recherche scientifique a trouvé une solution qui corrige cette imperfection et qui en plus le rend insalissable. Une équipe de la Ohio State University a exploré les structures microscopiques d’un organisme vivant pour fabriquer un similicuir hydrophobe. Grâce à cette propriété, la matière ne retient pas sur sa surface les liquides comme l’eau et l’huile, qui sont les principaux facteurs d’humidité et de salissures.

Le similicuir fabriqué actuellement est perméable comme le cuir naturel et devient plus collant que ce dernier sous l’action de la chaleur. La nanotechnologie créée par les deux chercheurs s’inspire des feuilles de lotus. C’est une plante aquatique superhydrophobe et autonettoyante. On appelle la combinaison de ces deux propriétés l’effet lotus.

Cette vidéo montre la rugosité nanométrique de la feuille de lotus

Technique de fabrication du similicuir hydrofuge et oléofuge

L’étude s’intitule « Fabrication of bioinspired superliquiphobic synthetic leather with self-cleaning and low adhesion ». Elle a été coécrite par Dev Gurera et Bharat Bhushan et publiée le 20 mai 2018 dans la revue scientifique Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.

Bhushan est expert en biomimétisme et a déjà conçu avec son collègue Howard D. Winbigler, professeur en génie mécanique, des matières hydrofuges et oléofuges. Leur technique consiste à pulvériser un revêtement de nanoparticules de silice sur la surface du matériau. Or Bhushan et son étudiant Gurera ont constaté que cette méthode n’est pas appropriée au similicuir en raison de sa composition chimique.

Les chercheurs ont expliqué que le cuir synthétique est fabriqué à partir, environ, de 55 % de polymère, généralement le polyuréthane (PU) ou le polychlorure de vinyle (PVC), et 40 % de plastifiants. Ces derniers sont ajoutés afin de rendre la matière plus flexible et plus résistante. Toutefois, ces mêmes plastifiants empêchent les nanoparticules d’adhérer à la surface, particulièrement à l’intérieur des rainures. Pour neutraliser l’effet de ce composant, la surface est soumise préalablement à un traitement à la lumière ultraviolette couramment utilisé dans la fabrication de puces informatiques. Après avoir appliqué les nanoparticules de silice, les chercheurs ont scellé la couche d’une résine de silicone. Le revêtement obtenu est transparent et ne modifie pas de fait la couleur et la texture du similicuir.

Tests d’efficacité et de résistance mécanique

Le traitement a amélioré les propriétés mécaniques du matériau et les a maintenues intactes même lorsque la matière a été chauffée jusqu’à 70 °C. Les tests d’hydrophobie sur le PU et le PVC ont prouvé l’efficacité de la technologie. En effet, l’eau versée sur le similicuir s’est déplacée selon une inclinaison de 2 degrés et l’huile, plus légère, a roulé avec une inclinaison de 4 degrés. Un matériau est considéré comme hydrophobe lorsque l’inclinaison obtenue est inférieure à 10 degrés.

Le revêtement est aussi résistant à l’usure. Les chercheurs ont gratté 100 fois la surface du matériau traité avec un saphir et refait les mêmes tests. Lorsque les gouttelettes sont placées perpendiculaires à la partie usée, elles glissent à un angle de 7 degrés. Même dans cet état, le similicuir a conservé son hydrophobie.

Pour tester la propriété d’autonettoyage, les chercheurs ont pulvérisé de la poudre de carbure de silicium noire sur le similicuir et ont mesuré la quantité de poudre pouvant être entraînée par une seule goutte d’eau. Sur le matériau non traité, l’eau a emporté environ 10 % de la poudre, tandis que sur le similicuir traité, l’eau a éliminé 90 % de la poudre.

Les applications du similicuir dans les domaines des vêtements et accessoires de sport, l’automobile, la maroquinerie, le mobilier, etc. seront plus variées et plus performantes dans les conditions extrêmes.