Des revêtements nanostructurés pour améliorer les performances
Les revêtements peuvent améliorer les propriétés mécaniques, optiques et même aérodynamiques, dans divers secteurs. Cependant, des changements dans la structure de surface peuvent contrarier notablement les performances, et donc accroître les coûts de fonctionnement et de maintenance. Par exemple, l'encrassement ou l'érosion de la surface augmente la consommation de carburant des avions et des bateaux, et réduit le rendement des éoliennes. La caractérisation des surfaces à l'échelle du micron exige du temps et des équipements sophistiqués de laboratoire. De ce fait, des scientifiques ont lancé le projet NATURAL (Standardised metrology of nano-structured coatings with low surface energy), financé par l'UE, pour mettre au point une méthode rapide et non destructive afin de corréler la structure nanométrique d'une surface avec ses performances fonctionnelles. Il s'agit de la première génération de normes de métrologie capables de relier la structure aux performances, et donc d'évaluer l'adéquation à un usage donné. Les partenaires du projet ont développé des méthodes de profilage laser à courte longueur d'onde et haute résolution pour la caractérisation rapide des structures de surface à l'échelle nanométrique, pour de grandes surfaces. Les mesures à l'échelle nanométrique ont été corrélées avec la tribologie et l'analyse de l'écoulement de fluides à l'échelle macrométrique. Le consortium a ainsi pu proposer des recommandations pour de nouvelles normes reliant la nano-morphologie de surface aux performances fonctionnelles, et finalement prévoir la durée de vie. Les scientifiques ont caractérisé deux revêtements à base de polyuréthanes en deux parties, appliqués sur des substrats en fibre de verre servant de ligne de base. L'un des revêtements, commercial, a servi de référence. Il est bien formulé et couramment utilisé par les fabricants de pales d'éoliennes. Il a utilisé plusieurs charges et une résine haute performance, qui est une norme du secteur. Le second revêtement (le modèle) n'avait pas de charge, pour éclaircir plus rapidement l'impact des nanoparticules. Les chercheurs ont synthétisé plusieurs nanoparticules, puis les ont fonctionnalisées et intégrées aux revêtements. Ils ont terminé la conception du système prototype de mesure pour la caractérisation à l'échelle nanométrique, à fins d'évaluation non destructive sur site. Le projet NATURAL a renforcé la compréhension des effets de la nanostructure sur les performances, et mis au point un système de mesure non destructif, ce qui conduira à de nouvelles normes, à de meilleurs revêtements et à des avantages pour de nombreux secteurs de l'économie. Ceci grâce à des techniques de dépôt améliorées mises au point par le projet, ainsi qu'à l'instrumentation portable qui en facilite l'utilisation. Parmi les autres avantages, on peut citer la réduction des coûts de réparation des composants et l'amélioration des techniques de dépôt qui se traduit par une amélioration significative de la qualité du revêtement. Pour les consommateurs, ces avancées se traduiront par une diminution de leur facture d'électricité. Par ailleurs, une plus grande efficacité signifie moins de pollution, car elle réduit notre dépendance aux énergies fossiles.
Mots‑clés
Revêtements nanostructurés, NATURAL, métrologie, profilage laser, nanoparticule
