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Efface les frontières
Lettre n° 12 - Juin 2013
DÉVELOPPEMENT DE NOUVEAUX REVÊTEMENTS FONCTIONNELS
Le développement et l’élaboration de nouveaux revêtements fonctionnels pour les métaux sont des axes de recherche
d’un intérêt applicatif important et en continuelle évolution. Nous présentons ci-dessous des exemples de nouveaux
développements de revêtements fonctionnels et qui devraient déboucher très prochainement sur des applications
industrielles.
REVÊTEMENT BIOMIMÉTIQUE À EFFET LOTUS
Chang et al ont obtenu des revêtements biomimétiques super-hydrophobes en polyimide électro-actif répliquant la structure de la
surface d’une feuille de lotus, feuille connue pour développer une superhydrophobicité. Du polydimethylsiloxane (PDMS) et son
agent de durcissement sont coulés sur la surface d’une feuille fraîche de lotus pour en réaliser le moulage . Après durcissement,
le PDMS est retiré de la feuille et celui-ci est alors utilisé comme le négatif de la surface de la feuille de lotus.
(a) feuille de lotus,
(b) image par microscopie électronique de la
surface de la feuille de lotus ainsi que de
l’angle contact développé par celle-ci.
(c) Négatif de la feuille de lotus en PDMS.
L’emprunte ainsi obtenue est utilisée pour créer un revêtement biomimétique super-hydrophobe (angle de contact de
155 °) en polyimide électroactif. Le polyimide est déposé sur l’empreinte négative en PDMS et une électrode
métallique est placée sur le polyimide. Après un traitement thermique, l’empreinte en PDMS est retirée du polyimide,
un revêtement super-hydrophobe étant alors obtenu à la surface de l’électrode. Cette électrode sera par la suite
utilisée pour tests qui montrent que le revêtement procure une certaine protection contre la corrosion. Les auteurs
pensent que cette méthode d’obtention d’un revêtement super-hydrophobe pourrait être facilement appliquée à grande
échelle pour des applications anti-corrosion.
Source : « Nanocasting technique to prepare lotus-leaf-like superhydrophobic electroactive polyimide as advanced
anticorrosive coatings »,Chang et al, ACS Appl.Mater Interfaces 2013, 5, 1460-1467.
SURFACE ANTI-GIVRE
Prévenir la formation de glace à la surface de matériaux est une préoccupation importante pour de nombreuses
applications industrielles telles que l’aéronautique, les lignes électriques, les panneaux solaires, les éoliennes… Les
techniques habituelles de lutte contre la formation de glace utilisent des sel ou des solutions à base de glycol qui sont
appliqués sur les surfaces à protéger. Ces traitements sont à renouveler régulièrement et ont un impact négatif sur
l’environnement. Une autre possibilité est d’utiliser des surfaces anti-givre. Depuis plusieurs années, des recherches
sont menées pour l’obtention de telles surfaces.
Charpentier et al. de l’université de Leeds travaillent sur ce sujet et ont étudié l’effet anti-givre de surfaces métalliques
hydrophobes chargées négativement. Ils ont obtenu des surfaces ayant une température de gel au moins 7 °C plus
basse que pour les surfaces non modifiées. Pour obtenir de tels résultats, ils ont travaillé à la fois sur la micro
structuration de la surface d’un acier 316 L et sur sa fonctionnalisation chimique. La micro structuration est obtenue par
ablation laser produisant un ensemble de piliers de largeur 25 µm avec une hauteur de 8 µm et une distance entre
deux piliers de 50 µm. L’angle de contact théorique d’une telle surface est de 149°. Un greffage chimique de
polyélectrolytes anioniques est ensuite mené.
Image 3D de la micro-structuration
Greffage de polyélectrolytes anioniques
Leurs résultats ouvrent des perspectives pour le développement de surfaces anti-givre en travaillant à la fois sur la
structuration et la chimie de surface.
Source : « Development of anti-icing materials by chemical tailoring of hydrophobic textured metallic surfaces »,
Charpentier et al, Journal of Colloid and Interface Science 394 (2013) 539-544.
SURFACE AUTO-CICATRISANTE
La corrosion est un problème technique et économique majeur pour la majorité des industries. Une des méthodes pour
protéger les substrats métalliques de la corrosion est l’application d’une barrière organique, habituellement un
revêtement polymère. Cependant, ces couches de protection sont sujettes à des modifications induites par
l’environnement et à des dommages mécaniques qui, s’ils ne sont pas correctement réparés, peuvent compromettre la
protection anti-corrosion du revêtement. Depuis plusieurs années, des recherches sont menées pour obtenir des
revêtements qui pourraient se réparer automatiquement sans avoir recours à une intervention externe.
Luo et Mather, ont développé un revêtement auto-cicatrisant basé sur une matrice à mémoire de forme et un réseau
de fibres fusibles.
Ce revêtement est composé de fibres thermoplastiques poly
( -caprolactone) distribuée de manière aléatoire dans une
matrice époxy à mémoire de forme. Lorsque la surface subit un
dommage mécanique (par exemple une fissure), celui-ci peut
être auto-réparé par simple chauffage du revêtement. La
matrice à mémoire de forme reprend son positionnement et les
fibres thermoplastiques fluidifiées réparent la fissure. Ces deux
phénomènes permettent de régénérer la protection
anticorrosion du revêtement.
Les auteurs entrevoient de nombreuses applications pour cette
nouvelle génération de matériaux auto-cicatrisants.
Principe du revêtement auto-cicatrisant.
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Programme co-financé par :
Union européenne
Fonds Européen de Développement Régional
Source : « Shape Memory Assited Self-Healing Coating », X.
Luo and P.T Mather, ACS Macro let. 2013, 2, 152-156.