Constellation, le dépôt institutionnel de l'Université du Québec à Chicoutimi

Résumé

Plusieurs systèmes et infrastructures stratégiques sont affectés ou cessent de fonctionner pendant les périodes hivernales accompagnées de givrage atmosphérique. Une des méthodes couramment utilisées pour diminuer les charges de glace ou de neige est l'utilisation des produits chimiques pour abaisser le point de congélation. Cependant, ces produits doivent être appliqués pendant le givrage ou juste avant l'accumulation de la glace, ce qui est difficile en pratique. De plus, ces produits sont nocifs pour l'environnement. C'est ainsi que de nouvelles méthodes, plus efficaces et moins nocives, sont nécessaires. Une solution idéale serait de recouvrir les structures exposées de revêtements capables de réduire ou de neutraliser l'adhésion de neige ou glace aux surfaces exposées.

Une surface caractérisée par un angle de contact de 150° ou plus avec les gouttelettes d'eau déposées est dite superhydrophobe. Pour obtenir une telle surface, une des solutions suggérées est la création de surfaces nanostructurées avec faible énergie de surface. De telles surfaces hydrophobes ont de nombreuses applications si elles sont durables et n'ont pas d'effets nocifs sur l'environnement.

Dans cette étude, des surfaces superhydrophobes nanostructurées ont été obtenues par le recouvrement de surfaces d'aluminium ou de cuivre avec des nanoparticules métalliques. Trois colloïdes différents de nanoparticules d'argent et deux colloïdes de nanoparticules de cuivre ont été synthétisés par des méthodes de réduction chimique (chemical reduction). Il s'est avéré que les particules d'argent sont assez stables pour cette application par rapport particules de cuivre qui ne le sont pas suffisamment.

Indépendamment du type de nanoparticules, des surfaces hydrophobes n'ont pas pu être réalisées avec une seule couche. En ajoutant une deuxième couche, tous les types de nanoparticules ont formé un revêtement avec d'excellentes propriétés hydrophobes, mais avec des angles de contact différents. En raison des formes similaires des nanoparticules, cette différence entre les angles de contact pourrait dépendre de la dimension de ces particules. En effet, les particules avec une taille moyenne de -263 nanometres présentent les angles de contact les plus élevés, tandis que celles avec une taille moyenne de ~195 ou de -360 nanometres présentent des valeurs plus basses.

Le comportement des revêtements superhydrophobes élaborés a été étudié dans des conditions de givrage atmosphérique. Sur une surface d'aluminium protégée par un revêtement de deux couches de particules de 263 nanometres, l'adhérence de glace a été réduite jusqu'à 8.1 fois. Cette réduction de l'adhérence était de 4 fois dans le cas de substrats à base de cuivre dans les mêmes conditions. Les échantillons à base de cuivre nanostructurés ont pu garder leurs propriétés giaciophobes même après cinq essais de déglaçage.