Des filtres plus efficaces inspirés des poils de nez

Sur Tom’s Hardware, Mark Tyson — davantage punchlineur que puncheur, en dépit de ses initiales — exhume une étude coréenne publiée le 18 juin dans Nature (ou plus vraisemblablement de TechXplore, qui en a fait l’écho quelques jours auparavant), intitulée Bioinspired capillary force-driven super-adhesive filter. Le concept : une filtration à la pointe, tirée des poils de nez.

Au cas où, vous trouverez d'autres POV nasaux dans le PDF Supplementary Information

Quand la morve inspire la science

Les auteurs indiquent texto que leur recherche est « inspirée par les capacités de filtration naturelle des poils nasaux recouverts de mucus ». Les explications biologiques servent de base à l’étude, alors commençons par un petit rappel physiologique. Le mucus tapisse les fosses nasales, humidifie l’air, et piège les particules fines en formant une sorte de gel adhésif. À ce propos, les quelques dizaines de millions de lecteurs du CDH comprennent forcément quelques millions de mucophages volontaires, mais sachez que tout le monde avale près d’un litre de morve par jour à son corps défendant, selon Allo Docteur. Mieux encore, selon cette même source, manger ses crottes de nez pourrait contribuer à renforcer son système immunitaire.

Nous ne savons pas ce qu'il en est pour Junyong Park et ses collègues chercheurs de la Chung-Ang University, mais ils ont assurément quelques notions nasales. Ils résument : « Une cavité nasale, qui comprend des poils nasaux, filtre efficacement les particules fines grâce à une forte adhérence. L’élément clé qui facilite cette adhérence est une fine couche de mucus recouvrant les poils. Lorsqu’une particule entre en contact avec le mucus, une liaison capillaire se forme, générant une forte force d’adhésion. »

Inspirés par ce mécanisme, ils en proposent une transposition technique. Bien entendu, les chercheurs précisent que des efforts sont menés pour appliquer des liquides sur des filtres afin d’en améliorer les performances de filtration depuis longtemps. Cependant, si l’imprégnation permet d’augmenter l’efficacité de filtration, elle entraîne également une augmentation de la perte de pression en raison de l’obstruction des pores par le liquide. Par ailleurs, les huiles mal fixées peuvent facilement se détacher de la surface du filtre sous l’effet du flux d’air. Résultat : les filtres intégrant un liquide ne servent que dans des contextes limités, genre la filtration de l’air dans les moteurs.

Leur  PRO filter  (particle-removing oil-coated filter) exploite les propriétés d’une « couche liquide mince et stable sur le long terme [...] démontrée précédemment avec du polydiméthylsiloxane (PDMS) à terminaison tri-méthylsiloxy sur une surface de type "brosse" » qui a trouvé des applications dans d’autres domaines (le dégivrage, par exemple).

Une fine couche d’huile non volatile (de 200 à 500 nm) est appliquée sur les fibres d’un filtre afin de reproduire l’effet de piégeage du combo poils de nez / mucus. Aux dires de l'étude, cela améliore significativement la capture des particules, sans boucher les pores comme les précédentes tentatives d’imprégnation.

L’article regorge de comparaison. Citons-en une, assez révélatrice. Les chercheurs ont utilisé du verre nu comme témoin. Une particule de silice de 7,1 ± 0,9 μm y adhère avec une force de 15 ± 0,9 nN. Sur du verre enduit d’huile de silicone (épaisseur 203 nm, viscosité de 100 cSt), ici appelé PRO Glass, cette force grimpe à 400 ± 8 nN, soit environ 25 fois plus. Plusieurs diagrammes comparent aussi l'efficacité des filtres.

In fine, pour son filtre, l'équipe revendique une meilleure rétention des particules, même à fort débit d’air, et moins de redispersion. Mis à l’épreuve pendant 180 jours dans un stade couvert, le filtre PRO a capté 42 % de particules fines (PM) en plus qu’un filtre classique. La perte de charge progresse 58 % plus lentement, réduisant la consommation électrique des ventilateurs de 27 %, tout en doublant la durée de vie du filtre.

En outre, selon les chercheurs, après usage, les filtres PRO se lavent à l’eau détergente pour retirer les particules piégées. Le revêtement de base en PDMS reste intact, permettant de réappliquer une fine couche d’huile par simple pulvérisation. Le filtre retrouverait alors ses performances initiales.

Tom’s Hardware cite en fin d’article plusieurs cas d’usage, dont les centres de données ou les salles blanches. Cependant, ces extrapolations ne figurent pas dans l’étude originale. Dans tous les cas, à ce stade, n’espérez pas que de tels filtres vous dispensent du nettoyage de printemps de votre PC fixe pour éviter qu'il ne ressemble à ça, ou du décrassage annuel de votre PlayStation.