ReSURF : Capteur révolutionnaire ultrafast, extensible, auto-réparateur et recyclable

Université nationale de Singapour, Singapour

Développé par des chercheurs de l'Université nationale de Singapour, le capteur ReSURF présente un matériau polyvalent qui forme une surface auto-assemblante et hydrofuge — un concept inspiré par la couche protectrice huileuse de la peau humaine. (Image : Collège de design et d'ingénierie de NUS)

L'eau propre et sûre est vitale pour la santé et le bien-être humains. Elle joue aussi un rôle critique dans notre sécurité alimentaire, soutient les industries de haute technologie et permet l'urbanisation durable. Cependant, détecter la contamination rapidement et avec précision reste un défi majeur dans de nombreuses parties du monde. Un nouveau dispositif révolutionnaire développé par des chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) a le potentiel de faire progresser significativement la surveillance et la gestion de la qualité de l'eau.

S'inspirant de la fonction biologique de la couche protectrice huileuse présente sur la peau humaine, une équipe de chercheurs dirigée par le professeur associé Benjamin Tee du département de science et génie des matériaux au Collège de design et d'ingénierie de NUS, a traduit ce concept en un matériau polyvalent, nommé ReSURF, capable de former spontanément une interface hydrofuge.

Ce nouveau matériau, qui peut être préparé par une approche rapide de séparation de micro-phases, s'auto-répare et peut être recyclé. Les chercheurs ont incorporé le matériau dans un dispositif appelé nanogénérateur triboélectrique (TENG), qui utilise l'énergie du mouvement de gouttes d'eau pour créer une charge électrique. Le dispositif résultant (capteur ReSURF) peut être appliqué comme moniteur de qualité de l'eau.

« Le capteur ReSURF peut détecter divers polluants, tels que les huiles et les composés fluorés, qui sont difficiles pour de nombreux capteurs existants. Cette capacité, combinée à des caractéristiques uniques telles que l'auto-alimentation, l'auto-réparation, la réutilisabilité et la recyclabilité, positionne ReSURF comme une solution durable pour la surveillance de la qualité de l'eau en temps réel, sur site et durable », a déclaré Tee.

La conception du matériau ReSURF par l'équipe et la performance du nouveau capteur de qualité de l'eau ont été publiées dans la revue scientifique Nature Communications.

Les technologies existantes de surveillance de la qualité de l'eau, telles que les capteurs électrochimiques, les systèmes de détection optique et les biosenseurs, sont efficaces dans certaines applications spécifiques, comme la détection de métaux lourds, de phosphore et de pollution microbienne.

Cependant, ces technologies font souvent face à des limitations, notamment des temps de réponse lents, des coûts élevés, la dépendance à des réactifs ou sources d'énergie externes, une réutilisabilité limitée et le besoin d'équipements de laboratoire encombrants ou d'instrumentation spécialisée.

Le capteur ReSURF développé par l'équipe de NUS surmonte efficacement ces défis, particulièrement dans la détection de la qualité de l'eau sur site en temps réel. Le dispositif auto-alimenté a démontré la capacité de détecter les contaminants de l'eau en environ 6 millisecondes (soit environ 40 fois plus vite qu'un clignement d'œil).

De plus, le capteur ReSURF est conçu pour être auto-réparateur et recyclable, ce qui en fait une solution durable et à faible maintenance. Étant extensible et transparent, le matériau peut être facilement intégré dans des plateformes flexibles, y compris la robotique souple et l'électronique portable, le distinguant des matériaux de détection conventionnels.

En outre, le matériau ReSURF appliqué comme capteur offre une solution respectueuse de l'environnement car il peut être facilement recyclé grâce à sa solubilité dans les solvants, permettant sa réutilisation dans de nouveaux dispositifs sans perte de performance.

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