Copier les petites structures des feuilles de Salvinia

CHANGCHUN, CHINE, 16 septembre 2021 – (ACN Newswire) – Plusieurs plantes et animaux ont développé des surfaces avec une capacité de rétention d'air à long terme (c'est-à-dire de quelques jours à plusieurs mois) pour empêcher le mouillage et la submersion. Un exemple est Salvinia, une plante flottant sur l'eau. Le secret "comment entretiennent-ils un matelas pneumatique" a été dévoilé par des chercheurs.

Feuilles de Salvinia et structures de batteur à œufs

Des chercheurs de l'Université de Jilin ont passé en revue les progrès récents dans l'étude des feuilles de Salvinia et de leurs répliques artificielles. « La Salvinia a des poils multicellulaires complexes sur la face supérieure de ses feuilles, et chaque groupe de quatre poils est relié aux extrémités terminales, formant une structure de batteur à œufs. Les poils sont recouverts de cristaux de cire hydrophobes, tandis que les plaques aux extrémités des poils manquent de cristaux de cire et sont donc hydrophiles. Ces caractéristiques rendent l'interface air-eau plus stable, présentant une capacité de rétention d'air à long terme », explique l'auteur Huichao Jin de l'Université Jilin à Changchun, en Chine.

Depuis que la capacité de rétention d'air des feuilles de Salvinia a été découverte, les chercheurs ont commencé à fabriquer des feuilles de Salvinia artificielles et ont étudié leurs applications potentielles. Cependant, les structures complexes des batteurs à œufs présentent un défi difficile pour les méthodes de fabrication traditionnelles. Au cours de la dernière décennie, la photolithographie, la lithographie laser directe, le dépôt chimique en phase vapeur, l'électrodéposition, le flocage électrostatique, l'impression 3D, la gravure chimique et la gravure au plasma ont récemment été développées pour la fabrication de structures inspirées de Salvinia. Cependant, les structures complexes rendent bon nombre de ces techniques incapables de reproduire les structures fines. Bien que les techniques de lithographie laser directe et d'impression 3D réussissent à fabriquer des structures fines, elles ne peuvent pas fabriquer les pointes hydrophiles au bout des poils. Par conséquent, il est toujours difficile de fabriquer des feuilles de Salvinia artificielles.

Le robuste matelas à air des structures Salvinia agit comme une barrière physique empêchant l'eau d'atteindre le substrat. Cela inspire de nombreuses applications d'ingénierie, notamment la réduction de la traînée, la récupération de l'eau, l'évaporation et la répulsion, la séparation huile/eau et l'isolation thermique. Ces travaux se limitent actuellement aux premières démonstrations en laboratoire. Il existe encore des défis dans le développement de surfaces artificielles adaptées à la complexité et à la variabilité de l'environnement réel.

Jin et ses collègues explorent le potentiel des structures Salvinia dans la prévention des infections bactériennes médicales. "Le matelas d'air agit comme une barrière physique pour que l'eau s'approche du substrat, et il peut également agir comme une barrière physique pour empêcher les bactéries d'atteindre les substrats", explique Jin. Il souligne que les surfaces antibactériennes traditionnelles impliquant des antibiotiques peuvent provoquer une résistance aux médicaments, tandis que les surfaces artificielles inspirées de la Salvinia sont exemptes d'antibiotiques. L'utilisation de structures Salvinia pour prévenir les infections bactériennes médicales peut être une stratégie prometteuse.

Détails de l'article:
Jin et al., « Petite structure, grand effet : surfaces fonctionnelles inspirées des feuilles de Salvinia » Petites structures (2021) https://doi.org/10.1002/sstr.202100079

Contact :
Dr Huichao Jin
Université de Jilin
Courriel : jinhc@jlu.edu.cn

Communiqué de presse distribué par Asia Research News pour l'Université de Jilin.

Sujet: Résumé du communiqué de presse
La source: Université de Jilin
Secteurs: Sciences et nanotechnologies
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