Projet ANR-07-BLAN-0342 – HYDROPHOBICMEM : Control of membrane surface morphology and surface energy using a hierarchical structure approach
Programme : Blanc (BLANC) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : UNIVERSITE DE MONTPELLIER II [SCIENCES   TECHNIQUES DU LANGUEDOC] (UNIVERSITE DE MONTPELLIER II [SCIENCES   TECHNIQUES DU LANGUEDOC])
Partenaires : Université de Montpellier; Université de Montpellier
Montant : 253000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Le principal objectif de ce projet est de concevoir et de fabriquer des membranes poreuses dont la surface est rendue superhydrophobe sans présence d'atome de fluor. Pour atteindre ce but, nous proposons une stratégie bio-inspirée de l'effet « feuille de lotus ». La surface des feuilles de lotus présente une morphologie hiérarchisée basée une combinaison de structures au niveau nanométrique et micrométrique. La rugosité développée par cette texture originale conduit à des propriétés de démouillage et auto-nettoyante sans l'intervention d'aucun composés fluorés. -  La finalité est d'aboutir le contrôle de l'énergie de surface par la maîtrise du procédé de fabrication de manière à obtenir une structure hiérarchisée. La conception et la capacité d'élaboration de membranes poreuses possédant une morphologie de surface contrôlée et hiérarchisée nécessite une compréhension approfondie de la corrélation transferts de matière ayant lieu durant le procédé de fabrication  structure  propriété de surface  propriétés fonctionnelles. -  Les structures hiérarchisées de surface seront élaborées selon deux approches différentes : (i) durant le procédé de fabrication par séparation de phase induite par la vapeur d'eau (VIPS) et par post-traitement de membranes poreuses en utilisant des techniques plasma. Dans la première méthode, VIPS sera utilisé pour générer la structure au niveau micrométrique et la cristallisation de la matrice polymère ou/et l'utilisation d'additifs copolymères à blocs pour la structure au niveau nano, ce qui donnera la morphologie hiérarchisée désirée. Dans la seconde méthode, la gravure plasma et la croissance anarchique sous des conditions non usuelles de PECVD seront étudiées pour l'obtention de surfaces super-hydrophobes. -  La faisabilité des deux méthodes à produire la structure attendue avec une distribution contrôlée également répartie et uniforme d'une part, et, d'autre part avec des propriétés de surface stable dans le temps sera évaluée en vue d'un changement d'échelle vers une étape de fabrication pilote. -  L'originalité du projet réside dans l'association entre une organisation hiérarchisée micro et nano et un matériau membranaire ayant une porosité donnée par le procédé de fabrication. Cette approche est complètement originale et les membranes préparées nouvelles puisqu'à ce jour aucune publication ne décrit de tels matériaux poreux sans fluor. Le développement des procédés de fabrication mentionnés ci-dessus sera réalisé en utilisant des méthodes récentes décrites pour rendre des surfaces super-hydrophobes. Une autre originalité du projet concerne l'objectif d'aboutir à la compréhension des mécanismes contrôlant la formation de telles assemblées structurées aux échelles micro et nano de manière à accéder à la maîtrise de la génération et de la distribution des défauts. La compréhension de la corrélation structure-procédé-propriété est alors nécessaire pour résoudre les questions concernant : (i) la distribution spatiale et la longueur d'espacement des structures hiérarchisées et (ii) la limite de tolérance des défauts pour l'application. Ce point est particulièrement critique pour l'étape de changement de l'échelle laboratoire à l'échelle pilote. -  Au-delà du projet proposé, l'ambition à long terme est de développer une compréhension fondamentale du contrôle de la morphologie multi-échelle nano-micro-macro. L'objectif est de concevoir et de fabriquer des matériaux membranaires dont les propriétés sont exactement celles requises par l'utilisation. Ceci nécessite le développement et la validation de modèles couplés transfert de matière-structuration pendant le procédé de fabrication permettant la prédiction de la morphologie finale de la membrane. -                                                                                                                                       ...