Mots-clés:

Nanocomposites, Surfaces antisalissures, Matrices de nanofils ZnO, infiltration par remontée capillaire, répulsion liquide

Résumé

Les surfaces hydrofuges offrent des fonctionnalités utiles pour diverses applications de revêtements. Cependant, le maintien de la stabilité d'une telle répulsion des liquides sur une longue période reste un défi non résolu. De plus, malgré des progrès remarquables, les méthodes conventionnelles de fabrication de ces surfaces nécessitent plusieurs étapes et ne conviennent qu'à une fabrication à l'échelle du laboratoire. Cette thèse se concentre sur la fabrication de surfaces nanocomposites anti-fouling qui maintiennent leur stabilité dans des conditions difficiles. Plus précisément, nous avons préparés des surfaces nanocomposites via l'infiltration de polymères dans les interstices entre des nanofils de ZnO que nous avons fait croitre à la surface de nos échantillons. Deux techniques utilisant la capillarité ont été développées : 1) infiltration par remontée capillaire activée par lixiviation de chaînes d'oligomères mobiles et non réticulées à partir d'un élastomère poly(diméthylsiloxane) (PDMS) et 2) infiltration capillaire d'huile de silicone dans l'espace entre les nanofils de ZnO. Les méthodes dévelloppées au cours de cette thèse permettent d’envisager une fabrication à grande échelle et rentable de surfaces hydrofuges à base de nanofils de ZnO. Suivant les espèces infiltrées (PDMS ou huile de silicone), deux types de répulsion des liquides peuvent être obtenus : superhydrophobe ou glissant sur un liquide infusé (SLIPS). Nos surfaces hydrofuges présentent plusieurs caractéristiques utiles : autonettoyage, antigivrage, résistance aux solvants et aux produits chimiques, haute transparence, propriétés d'auto-cicatrisation et anti-biofouling. Les principaux résultats de cette thèse sont : 1) une approche simple et compatible avec une production à grande échelle pour la fabrication de surfaces nanocomposites hydrofuges qui conservent précisément la morphologie originale des nanofils de ZnO ; 2) retenir le lubrifiant dans les nanostructures glissantes ce qui est une clé pour produire des surfaces stables de ce type. Les approches développées dans cette thèse sont simples, efficaces et potentiellement utilisables à grande échelle. La compréhension fondamentale des mécanismes de non-mouillabilité mise en avant dans ce travail peut permettre à d'autres de concevoir des surfaces hydrofuges durables. En outre, nous décrivons également l'applicabilité de ces surfaces hydrofuges à base de nanofils de ZnO à la prévention de la formation de biofilms bactériens, en nous appuyant sur des résultats préliminaires encourageants. De plus, nous montrons la capacité de faire croître des nanofils de ZnO sur des membranes commerciales (fibre de verre ou mailles en acier inoxydable) pour étendre l'applicabilité de nos matériaux au domaine de la séparation de fluides.