La science des surfaces autonettoyantes

  • Par Kaouthar dian
    • 3 Août 2023
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self-cleaning surfaces

Les surfaces autonettoyantes sont devenues une nécessité. Le nettoyage des installations publiques, telles que les systèmes de transport en commun, prend plusieurs heures, voire des jours, pour l’ensemble du processus. C’est pourquoi de nombreuses zones publiques ne sont pas nettoyées régulièrement. Des efforts ont été faits pour aider les gens à retourner sur leur lieu de travail et dans d’autres zones bondées sans risque d’infection. Cependant, c’est un obstacle majeur car aujourd’hui, la plupart du nettoyage est effectué par diverses équipes qui reviennent périodiquement sur les surfaces à forte fréquentation avec des produits désinfectants. Des matériaux tels que le tissu sont toujours utilisés sur certains sièges de transports en commun, bien qu’ils soient résistants au nettoyage léger. Dans cet article, nous nous penchons sur les types de surfaces autonettoyantes, leurs applications et les financements disponibles pour les innovateurs dans ce domaine.

Matériaux superhydrophobes : l’exemple de la feuille de lotus

Les surfaces superhydrophobes sont capables de se nettoyer en rejetant l’eau de manière si complète que les polluants portés par l’eau ne peuvent pas y adhérer. Cela est efficacement illustré par la feuille de lotus, dont les feuilles restent immaculées dans une eau trouble. Les gouttelettes d’eau peuvent désinfecter les feuilles de la plupart des contaminants, un phénomène qui a été breveté et utilisé dans des systèmes technologiques.

L’un des procédés de nettoyage automatique d’abord proposés pour la feuille de lotus dépend du mouvement des gouttes d’eau. Une gouttelette sur une surface présentant des degrés de contact élevés et faibles est souvent une surface superhydrophobe sur laquelle les gouttes d’eau roulent plutôt que de glisser. Lorsque la gouttelette se déplace de cette manière, elle peut ramasser plus de particules de la surface solide que lorsqu’elle glisse.

L’aptitude à repousser l’eau, connue sous le nom d’hydrophobicité, et à attirer l’eau, connue sous le nom d’hydrophilicité, sont les deux principales méthodes par lesquelles les matériaux peuvent devenir autonettoyants. Lorsque ces deux types de revêtements sont exposés à l’eau en mouvement, les revêtements hydrophobes produisent des gouttelettes d’eau roulant, tandis que les revêtements hydrophiles produisent des feuilles d’eau qui emportent la saleté.

Cependant, les surfaces hydrophiles présentent une autre caractéristique qui peut décomposer chimiquement la saleté adsorbée sous l’action des rayons du soleil, à l’aide d’un photocatalyseur, également appelé revêtement hydrophile photocatalytique. Cette caractéristique peut être trouvée dans la couche hydrophile.

Les surfaces hydrophobes se caractérisent par leur faible mouillabilité et des angles de contact supérieurs à 90 degrés, les rendant résistantes à l’eau. Si l’angle de contact augmente, la surface devient plus hydrophobe et la valeur d’adhérence diminue. Plus précisément, les surfaces superhydrophobes sont celles dont l’angle de contact est supérieur à 150 degrés. Le rapport de rugosité influe également sur l’hydrophobicité.

L’angle de contact de l’eau augmente sur les surfaces rugueuses, permettant la formation de bosses qui emprisonnent de l’air entre la surface et l’eau. Les plantes de lotus peuvent se nettoyer en raison de leurs feuilles naturellement superhydrophobes, qui sont couvertes de bosses qui empêchent l’eau d’adhérer à leur surface. L’effet de ces bosses est encore augmenté par une couche rugueuse de cristaux de cire nanoscopiques sur le dessus. Cela permet à l’eau de rouler et d’emporter les contaminants. L’attraction entre l’eau et la saleté est plus grande que celle entre l’eau et la surface.

surfaces autonettoyantes

Réactions photocatalytiques

Une réaction photocatalytique a été à l’origine des premières fenêtres autonettoyantes disponibles commercialement. En introduisant des molécules (catalyseurs) qui participent à un processus chimique sans être consommées, la vitesse d’une photoréaction dans laquelle un ou plusieurs composants réagissent absorbent la lumière peut être modifiée. Ces fenêtres ont une très fine couche de dioxyde de titane. Les revêtements à base de TiO2 semblent être autonettoyants. Le TiO2 interagit avec l’eau sous l’action de la lumière solaire pour produire des radicaux hydroxyle, qui décomposent les composés biologiques et les microorganismes qui adhèrent à la surface. La couche hydrophile de TiO2 permet à l’eau de pluie de s’écouler facilement sur sa surface, emportant les contaminants. Un revêtement de TiO2 est une excellente manière de maintenir les surfaces propres, comme les poignées de porte, pendant une pandémie, lorsque la propreté est primordiale.

L’idée de l’autonettoyage présente un large éventail d’applications et de bienfaits dans de nombreux domaines différents. Plus précisément, les matériaux autonettoyants offrent un potentiel significatif d’amélioration dans tous les secteurs et industries en raison des économies de temps, de matériau, d’énergie et de coûts qui peuvent être réalisées tout au long du processus de production. Cette technologie permet non seulement de réduire le temps et l’argent consacrés au nettoyage, mais elle contribue également à préserver l’eau et l’énergie, ce qui est bénéfique pour l’environnement. Des développements expérimentaux sont menés en permanence pour découvrir de nouveaux matériaux intelligents et leur contribution au concept d’autonettoyage.

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Sources :

https://www.accenture.com/us-en/blogs/technology-innovation/danielescu-creating-self-cleaning-surfaces-with-smart-materials

https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=5510

https://www.biolinscientific.com/blog/what-does-self-cleaning-mean

https://cloudflare-ipfs.com/ipfs/bafykbzacebptfue3nk3ytknrt3tuxheogmzzfiltf7iaok5tmo5mvema2df72?filename=WALID%20A.%20DAOUD%28eds.%29%20-%20Self-Cleaning%20Materials%20and%20Surfaces_%20A%20Nanotechnology%20Approach-Wiley%20%282013%29.pdf

file:///C:/Users/kdian/Downloads/coatings-12-00587.pdf

https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1757-899X/133/1/012028/pdf

https://theconversation.com/self-disinfecting-surfaces-could-help-protect-us-from-covid-19-heres-how-148049

Auteur

kaouthar
Kaouthar dian

Consultante en financement de l'innovation

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