Bien que l'eau soit essentielle à la vie humaine, deux milliards de personnes dans le monde n'ont pas d’accès sécurisé à l’eau potable. Face à la pression croissante exercée par la croissance démographique rapide et le changement climatique, il est crucial de développer des technologies de production d'eau peu coûteuses, adaptables à grande échelle et respectueuses de l'environnement. La captation passive de l'eau atmosphérique offre une solution prometteuse en collectant l'humidité de l'air sans apport énergétique extérieur, mais les approches actuelles sont souvent limitées par leur faible efficacité ou leur coût élevé.

Cette étude vise à optimiser une surface bio-inspirée à mouillabilité mixte afin d'améliorer la collecte passive d'eau en favorisant à la fois la nucléation des gouttelettes et le transport rapide de l'eau condensée. La surface est fabriquée à partir de réseaux de nanofils d'oxyde de zinc (ZnO NW) superhydrophobes, synthétisés par une méthode de dépôt sol-gel/bain chimique, adaptable à grande échelle, puis fonctionnalisée avec un agent silane non fluoré. Nous proposons ici un nouveau type de nanofils de ZnO à « double structure » présentant une rugosité de surface hiérarchisée. Cette nouvelle morphologie est évaluée pour ses propriétés superhydrophobes et comparée à d'autres morphologies de nanofils de ZnO. Des nanoparticules de silice hydrophiles sont ensuite déposées sur les réseaux de nanofils superhydrophobes afin de créer un effet de mouillabilité mixte pour la collecte d'eau. Les performances du matériau sont optimisées en faisant varier la morphologie des nanofils, la mouillabilité de surface et la concentration de nanoparticules pour maximiser les taux de collecte d'eau. La stabilité du matériau est testée dans le temps afin de prévenir toute dégradation de ses performances.

Pour induire la condensation sans apport d'énergie, cette surface à mouillabilité mixte est couplée à un revêtement de refroidissement radiatif passif diurne (PDRC), constituée d’une émulsion bicontinus aux interfaces bloquées puis gélifiée (bijels). Les bijels sont formés par le blocage cinétique de la décomposition spinodale de deux liquides non miscibles grâce à l’accumulation de nanoparticules à l'interface liquide-liquide. Ces films polymères poreux présentent une réflectance solaire élevée et une forte émissivité infrarouge, ce qui permet un refroidissement en dessous de la température ambiante. La couche PDRC est optimisée en ajustant la taille des domaines et l'épaisseur du film afin d'obtenir des performances de refroidissement maximales. En parallèle, une analyse du cycle de vie (ACV) est menée afin d'évaluer les impacts environnementaux de la fabrication du matériau et d'identifier les principaux facteurs contribuant à des catégories telles que le potentiel de réchauffement climatique, la consommation d'eau et l'appauvrissement de la couche d'ozone. Cette approche intégrée oriente les choix de conception vers une réduction de l'impact environnemental. Les résultats de cette étude sont prometteurs pour le développement d'un matériau durable capable de capter passivement l'eau atmosphérique, contribuant potentiellement à fournir de l'eau potable malgré la crise climatique.

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