Au labo, un champ électrique pilote la charge statique des plastiques

La plupart des gens ont déjà détaché des grumeaux du fond d’un shaker à protéines, ou pourchassé un amas flottant dans un bol de lait au chocolat. L’électricité statique est l’un des coupables probables. Une équipe du RMIT University et de l’Université technique de Riga, en Lettonie, vient de montrer en laboratoire que la charge statique restant sur une surface peut être contrôlée. Leur étude, publiée dans Nature Communications, établit qu’appliquer un champ électrique pendant que deux surfaces se touchent puis se séparent détermine la quantité de charge qui reste, si cette charge est positive ou négative, ou si elle est entièrement supprimée.

L’électricité statique est généralement un problème que les industriels combattent. L’industrie ajoute souvent des additifs conducteurs coûteux, présentés comme une solution universelle, et le coût des décharges statiques atteint environ 5 milliards de dollars américains rien que dans l’industrie électronique. L’approche de l’équipe fonctionne différemment : elle ajuste la charge plutôt que de la supprimer partout. Dans les expériences, des films de polystyrène, un plastique, ont été pressés l’un contre l’autre puis séparés 500 fois pendant l’application de champs externes. Des champs plus forts laissaient davantage de charge, et inverser le champ inversait la charge. Le même comportement est apparu pour tous les plastiques testés.

Ce travail touche aussi à une vieille question : qu’est-ce qui sépare les charges lorsque deux matériaux se touchent puis se séparent ? Des simulations numériques ont montré que les champs appliqués par l’équipe avaient une intensité comparable à ceux créés naturellement lorsque des surfaces plastiques rugueuses se pressent l’une contre l’autre. Cela appuie l’idée que de minuscules champs électriques intégrés contribuent à la séparation des charges dans l’électricité statique du quotidien.

Les auteurs citent parmi les usages possibles les surfaces antistatiques pour la fabrication et la transformation électronique, le contrôle de l’endroit où les particules chargées ou les plastiques adhèrent, des capteurs plus intelligents et des filtres intelligents pour l’air et les gaz. Dans un exemple, un tapis roulant trieur de graines pourrait voir son champ électrique réglé pour chaque espèce, afin qu’aucune graine ne reçoive de décharge. L’équipe prévoit de tester l’approche sur de vraies poudres et d’étudier des surfaces programmables à des échelles bien plus petites. Sa demande de financement en cours, avec des partenaires industriels, vise les carburants : supprimer les additifs antistatiques en ajustant les surfaces qu’ils touchent pourrait rendre le carburant plus économe en énergie. L’équipe n’a annoncé aucun calendrier pour l’un de ces usages. Peter Sherrell affirme que la prochaine étape consiste à déterminer quelle intensité le champ doit avoir, combien de temps l’appliquer à chaque poudre, et à quel endroit du procédé il fonctionne le mieux.

Les limites sont claires. Les poudres alimentaires comme les protéines, les additifs pour boissons au malt et le café n’ont pas été testés ; l’équipe a utilisé des plastiques et affirme que ses résultats indiquent comment l’approche pourrait s’appliquer à l’alimentaire. La charge a été réglée en appliquant un champ pendant le contact, puis mesurée après. Modifier la charge en direct, comme l’exigerait un tapis roulant, n’a pas été démontré. Les simulations reposent sur un modèle simplifié, et l’approche n’a pas été testée sur des équipements industriels.