Fabrication d'éco

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10530 (2022) Citer cet article

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Des revêtements superhydrophobes ont été fabriqués avec succès sur des substrats en acier par électrodéposition potentiostatique de revêtements Ni et Ni-graphène, Ni-G, suivis d'une immersion dans une solution éthanolique d'acide stéarique, SA. La paille de riz, une ressource de biomasse respectueuse de l'environnement, a été utilisée pour synthétiser du graphène de haute qualité. Les spectres Raman ont prouvé la haute qualité du graphène produit. Les résultats de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, FTIR, ont montré que le revêtement de Ni greffé avec de l'acide stéarique, Ni-SA, et le composite Ni-G greffé avec de l'acide stéarique, Ni-G-SA, ont été déposés avec succès sur le substrat en acier. Les résultats du microscope électronique à balayage, SEM, ont montré que les revêtements superhydrophobes préparés présentent des structures micro-nano. Les résultats de mouillabilité ont révélé que les valeurs des angles de contact, CAs, pour les revêtements Ni-SA et Ni-G-SA sont de 155,7° et 161,4°, tandis que les valeurs des angles de glissement, SAs, pour les deux revêtements sont de 4,0° et 1,0°. respectivement. La résistance à la corrosion, la stabilité chimique et la résistance à l'abrasion mécanique du revêtement Ni-G-SA se sont révélées supérieures à celles du revêtement Ni-SA.

Les surfaces extrêmement non mouillables constituent l'un des aspects les plus intéressants de la nature. En raison du pouvoir collant extrêmement faible, les gouttes de liquide sur les surfaces naturelles non mouillables forment une forme de sphère et roulent instantanément sur la surface1. Les surfaces extrêmement hydrofuges qui présentent un angle de contact supérieur à 150° sont connues sous le nom de surfaces superhydrophobes2. Les surfaces superhydrophobes ont suscité beaucoup d’intérêt en raison de leur importance dans les sciences fondamentales et les applications industrielles. Les surfaces superhydrophobes ont diverses applications telles que la séparation huile-eau3, l'antigivrage4, l'autonettoyage5, la résistance à la corrosion6, la réduction de la traînée7, les capteurs8, les cellules solaires9, les technologies biomédicales10, les dispositifs microfluidiques11 et les technologies antisalissure12. Différents revêtements superhydrophobes dotés d'un caractère hydrophobe remarquable peuvent être créés en améliorant la rugosité de la surface, qui est la première exigence de la superhydrophobicité, et en abaissant l'énergie de surface, qui est la deuxième exigence de la superhydrophobicité13. Créer une surface présentant ces caractéristiques peut être difficile, surtout lorsque des problèmes environnementaux et de sécurité des consommateurs sont présents. Historiquement, les matériaux à faible énergie de surface utilisés sont des composés perfluorés, notamment des fluorosilanes ou des molécules de fluorocarbones, en raison de leur énergie de surface ultrafaible (≈ 10 mJ m−2)14. Cependant, il a été prouvé que l’utilisation de tels fluorocarbures à longue chaîne est très toxique et entraîne des conséquences environnementales négatives telles que la persistance, la bioamplification et la bioaccumulation2,14,15,16,17. Il est donc nécessaire de développer des méthodes peu coûteuses et respectueuses de l’environnement ainsi que des matériaux respectueux de l’environnement pour fabriquer des surfaces superhydrophobes18. Ilker S. Bayer a récemment publié une revue examinant de nombreuses approches viables pour fabriquer des revêtements superhydrophobes et même superoléophobes en utilisant des technologies respectueuses de l'environnement et des composants biodégradables tels que des cires, des lipides, des protéines et de la cellulose14. Cette revue explique, évalue et examine ces avancées et leurs performances par rapport aux approches traditionnelles.

Pour la préparation de revêtements superhydrophobes, diverses méthodes ont été proposées, notamment l'immersion19, l'électrofilage20, l'électrodéposition6, l'auto-assemblage de couches21, la gravure au plasma4, le dépôt chimique en phase vapeur22, l'oxydation anodique électrochimique23, la séparation de phases24, le trempage25, la pulvérisation2 et les méthodes sol-gel26. L’électrodéposition est une excellente technique pour construire des surfaces superhydrophobes artificielles en raison de son processus à basse température, de son caractère propre, de son faible coût, de sa simplicité et de sa nanostructure contrôlable6.

L'acier a une large gamme d'applications en raison de sa résistance mécanique élevée et de son prix relativement bas. Cependant, il possède des activités électrochimiques et chimiques élevées pour attaquer la corrosion27,28. De manière générale, la corrosion est considérée comme l'un des problèmes les plus graves de nos sociétés, avec des implications économiques et de sécurité29,30,31. De nombreuses techniques de protection peuvent être utilisées pour protéger les surfaces en acier28,32 ; l’un des plus importants est la fabrication de revêtements superhydrophobes, qui augmentent considérablement la résistance à la corrosion de l’acier33,34.