Revêtement superhydrophobe - Superhydrophobic coating

Un revêtement superhydrophobe est une fine couche superficielle qui repousse l'eau. Il est fabriqué à partir de matériaux superhydrophobes ( ultrahydrophobie ). Les gouttelettes frappant ce type de revêtement peuvent rebondir complètement. D'une manière générale, les revêtements superhydrophobes sont fabriqués à partir de matériaux composites où un composant fournit la rugosité et l'autre fournit une faible énergie de surface.

Cette image montre un papier filtre très absorbant recouvert d'une peinture super-hydrophobe développée à l' University College de Londres . Cela repousse l'eau (qui a été teint en orange pour un plus grand contraste)

Matériaux utilisés

Les revêtements superhydrophobes peuvent être fabriqués à partir de nombreux matériaux différents. Les bases possibles connues pour le revêtement sont les suivantes :

  • Nano-composite d' oxyde de manganèse polystyrène (MnO 2 /PS)
  • Nano-composite d'oxyde de zinc polystyrène (ZnO/PS)
  • Carbonate de calcium précipité
  • Structures de nanotubes de carbone
  • Nano-revêtement de silice
  • Silanes fluorés et revêtements fluoropolymères.

Les revêtements à base de silice sont peut-être les plus rentables à utiliser. Ils sont à base de gel et peuvent être facilement appliqués soit en trempant l'objet dans le gel, soit en aérosol. En revanche, les composites de polystyrène oxyde sont plus durables que les revêtements à base de gel, mais le processus d'application du revêtement est beaucoup plus complexe et coûteux. Les nanotubes de carbone sont également coûteux et difficiles à produire avec la technologie actuelle. Ainsi, les gels à base de silice restent l'option la plus économiquement viable à l'heure actuelle.

Types de revêtements superhydrophobes

  • Hydrofuge durable  - Ceci est utilisé pour les tissus afin de les protéger de l'eau.
  • Anti-pluie - Ceci est fait pour le pare-brise de voiture pour repousser l'eau de pluie pendant la pluie afin d'améliorer la visibilité de conduite.

Utilisations industrielles

Dans l'industrie, les revêtements super-hydrophobes sont utilisés dans les applications de surfaces ultra-sèches. Le revêtement provoque la formation d'une fine couche d'air presque imperceptiblement sur une surface. Les revêtements super-hydrophobes se trouvent également dans la nature; ils apparaissent sur les feuilles des plantes, telles que la feuille de lotus , et certaines ailes d'insectes. Le revêtement peut être pulvérisé sur les objets pour les rendre imperméables. Le spray est anti-corrosif et anti-givrage ; a des capacités de nettoyage; et peut être utilisé pour protéger les circuits et les réseaux.

Les revêtements superhydrophobes ont des applications importantes dans l'industrie maritime . Ils peuvent entraîner une réduction de la traînée de friction de la peau pour les coques des navires, augmentant ainsi le rendement énergétique. Un tel revêtement permettrait aux navires d'augmenter leur vitesse ou leur portée tout en réduisant les coûts de carburant. Ils peuvent également réduire la corrosion et empêcher les organismes marins de se développer sur la coque d' un navire .

En plus de ces applications industrielles, les revêtements superhydrophobes ont des utilisations potentielles dans les pare-brise des véhicules pour empêcher les gouttelettes de pluie de s'accrocher au verre. Les revêtements permettent également d'éliminer les dépôts de sel sans utiliser d'eau douce. De plus, les revêtements superhydrophobes ont la capacité d'aider à récolter les minéraux de la saumure d' eau de mer . Malgré les nombreuses applications du revêtement, la sécurité pour l'environnement et pour les travailleurs est un enjeu. L' Organisation maritime internationale a de nombreux règlements et politiques sur la protection de l'eau contre les additifs potentiellement dangereux.

Les revêtements superhydrophobes reposent sur une structure micro ou nano délicate pour leur répulsion - cette structure est facilement endommagée par l'abrasion ou le nettoyage ; par conséquent, les revêtements sont les plus utilisés sur des éléments tels que les composants électroniques, qui ne sont pas sujets à l'usure. Les objets soumis à un frottement constant comme les coques de bateaux nécessiteraient une réapplication constante d'un tel revêtement pour maintenir un haut degré de performance.

Applications : En raison de l'extrême répulsion et, dans certains cas, de la résistance bactérienne des revêtements hydrophobes, il existe un grand enthousiasme pour leurs larges utilisations potentielles avec des outils chirurgicaux, des équipements médicaux, des textiles et toutes sortes de surfaces et de substrats. Cependant, l'état de l'art actuel de cette technologie est entravé par la faible durabilité du revêtement le rendant inadapté à la plupart des applications. Les nouvelles textures de surface d'ingénierie sur l'acier inoxydable sont extrêmement durables et hydrophobes en permanence. Optiquement, ces surfaces apparaissent comme une surface mate uniforme mais au microscope, elles consistent en des dépressions arrondies d'un à deux microns de profondeur sur 25 à 50 % de la surface. Ces surfaces sont produites pour des bâtiments qui n'auront jamais besoin d'être nettoyés.

Il existe de nombreuses entreprises non chimiques sur Internet qui proposent des revêtements super hydrophobes pour diverses applications inappropriées. Il est important de comprendre la science de ces revêtements avant d'essayer d'utiliser cette technologie :

  • Au lieu d'utiliser des atomes de fluor pour la répulsion comme de nombreux scellants pénétrants hydrophobes réussis (pas super hydrophobes), les produits superhydrophobes sont un revêtement - ils fonctionnent en créant une structure de taille micro ou nanométrique sur une surface qui a des propriétés super répulsives.
  • Ces très petites structures sont par nature très délicates et très facilement endommagées par l'usure, le nettoyage ou toute sorte de frottement ; si la structure est endommagée même légèrement, elle perd ses propriétés superhydrophobes. Cette technologie est basée sur la microstructure des poils d'un nénuphar qui fait simplement rouler l'eau. Frottez un peu une feuille de lys et elle ne sera plus superhydrophobe. Contrairement à une feuille de lys, qui peut guérir et faire pousser de nouveaux poils, un revêtement ne le fera pas.
  • En conséquence, à moins que les progrès ne puissent résoudre la faiblesse identifiée de cette technologie, ses applications sont limitées. Il est principalement utilisé dans des environnements étanches qui ne sont pas exposés à l'usure ou au nettoyage, tels que les composants électroniques (comme l'intérieur des téléphones intelligents) et les ailettes de transfert de chaleur de la climatisation, pour protéger de l'humidité et prévenir la corrosion.

Les surfaces peuvent également être rendues hydrophobes sans utiliser de revêtement en modifiant leurs contours microscopiques de surface. La base de l'hydrophobie est la création de zones évidées sur une surface dont le mouillage dépense plus d'énergie que le pontage des évidements n'en dépense. Cette surface dite à effet Wenzel ou surface à effet lotus a une surface de contact moindre d'une quantité proportionnelle à la zone en retrait, ce qui lui confère un angle de contact élevé. La surface en retrait a une attraction proportionnellement diminuée pour les liquides ou solides étrangers et reste en permanence plus propre. Cela a été efficacement utilisé pour les toits et les murs-rideaux des structures qui bénéficient de peu ou pas d'entretien.

Voir également

Les références