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Un traitement de texturation laser rend les métaux super-hydrophobes

Posté le par Sophie Hoguin dans Matériaux, Biotech & chimie

Le procédé, basé sur une structuration par interférence laser directe, intéresse tout particulièrement l’industrie aérospatiale. Il s’appuie sur la création de nano-reliefs reproduisant l’effet lotus, ce pour des grandes surfaces et à haut débit.

Ces recherches, menées principalement par des chercheurs du laboratoire pour les matériaux et la technologie laser (IWS) de l’institut Fraunhofer (Dresde) et de la TU de Dresde (école polytechnique de Dresde), dans le cadre du projet européen LASER4FUN, visent à créer des surfaces d’aéronefs nanostructurées qui repoussent l’eau, les insectes, la poussière et les impuretés en général. Soutenu activement par Airbus, les recherches se sont par exemple portées sur un alliage de titane (Ti-6Al-4V) très utilisé en aéronautique. Le traitement de surface est opéré par une technique de structuration par interférence laser directe (DLIP – Direct Laser Interference Patterning). Ce procédé s’appuie sur l’utilisation d’un système optique divisant un faisceau laser en plusieurs faisceaux partiels qui se recombinent ensuite sur la surface métallique à graver. Des motifs lumineux très précis sont ainsi créés : sur les zones lumineuses, le laser à haute énergie fait fondre et disparaître le matériau et le laisse intact dans les zones sombres.

La recherche de l’effet Lotus

Nombre de revêtements s’inspirent aujourd’hui des connaissances acquises sur le pouvoir autonettoyant des feuilles de Lotus sur lesquelles l’eau roule et emporte avec elle poussières et saletés. Cette propriété, qui provient de la structure microscopique et nanoscopique complexe de la surface des feuilles, a été étudiée et est imitée pour fabriquer des surfaces qualifiées d’hydrophobes ou superhydrophobes (qui repousse l’eau).

Les revêtements couramment utilisés aujourd’hui sont fabriqués par une alliance entre des méthodes de texturation et l’ajout de revêtements chimiques. Ils présentent l’avantage de pouvoir traiter facilement de grandes surfaces, mais s’altèrent avec le temps et la plupart et ne sont pas compatibles avec les nouvelles normes environnementales de l’Union européenne. Le procédé utilisé par les chercheurs allemands permet une durabilité des propriétés sur des années sans préoccupation environnementale.

Record de vitesse en DLIP

Les technologies laser pour texturer des surfaces souffrent d’une grande lenteur, comparées aux autres procédés. En effet, le laser doit « dessiner » chaque colonne ou rainure successivement, comme avec un crayon. C’est beaucoup trop long pour une surface aussi grande qu’une aile d’avion par exemple. Mais l’institut Fraunhofer et la TU Dresde ont réussi à augmenter significativement la vitesse du procédé. Selon que l’on travaille sur du titane, des polymères ou d’autres matériaux, le DLIP réussit à traiter presque un mètre carré par minute : « un record du monde ! » s’exclame le Pr. Andrés Lasagni, aujourd’hui professeur de méthodes laser pour la structuration à grande échelle à l’université TU Dresden, insistant sur le fait que désormais « les têtes lasers DLIP développées à Dresde sont intégrables sur des machines industrielles standard, permettant même à des PME d’accéder à cette technologie. »

Les premiers essais effectués en laboratoire ont été très probants. Désormais, Airbus se charge de tester ces métaux texturés sur des ailes d’avions. En parallèle, les chercheurs étudient d’autres applications possibles : méthode de signature contre la contrefaçon, amélioration de la biocompatibilité d’implants chirurgicaux, lutte contre la colonisation microbienne de canalisation etc. ainsi que la création de surfaces mouillable à l’eau ou aux huiles de manière sélective.

Sophie Hoguin

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