Contrôler l’hydrophilie et l’hydrophobicité via la technologie de revêtement assisté par faisceau d’électrons

Une régulation précise de l’hydrophilie et de l’hydrophobicité des surfaces est cruciale pour diverses applications industrielles, mais les méthodes actuelles manquent souvent de stabilité, de précision et d’évolutivité. Une équipe de scientifiques a introduit une méthode de revêtement assistée par irradiation par faisceau électronique (EBI) qui fournit une approche fiable et évolutive pour contrôler les propriétés de mouillage des surfaces. Leurs travaux sont publiés dans la revue Chimie industrielle et matériaux.

« Notre étude se concentre sur le développement d’une solution évolutive et fiable pour contrôler le caractère hydrophile et hydrophobe des surfaces », explique Haozhe Li, premier auteur de l’Université des sciences et technologies de Huazhong. « Les méthodes traditionnelles telles que la modification chimique et la stimulation externe sont souvent confrontées à des défis tels qu’une stabilité et une précision limitées, ce qui rend difficile l’obtention des propriétés de surface souhaitées.

« Un avantage significatif de notre approche réside dans l’utilisation de l’irradiation par faisceau d’électrons (EBI) comme technologie verte pour la modification du revêtement. L’EBI fonctionne à température ambiante et permet un durcissement ultra-rapide sans avoir besoin d’initiateurs chimiques ou de solvants. Cette méthode non seulement simplifie le processus de revêtement mais réduit également considérablement l’impact environnemental associé aux techniques conventionnelles.

En permettant une réticulation et une fonctionnalisation rapides, EBI répond à la demande croissante de pratiques de fabrication durables tout en maintenant une efficacité élevée. La capacité d’obtenir les propriétés de surface souhaitées rapidement et sans produits chimiques nocifs positionne EBI comme une solution transformatrice pour diverses applications industrielles.

Dans cette étude, l’équipe a utilisé l’irradiation par faisceau d’électrons (EBI) pour permettre un durcissement rapide et un contrôle précis des propriétés de surface, notamment grâce à l’utilisation de la chimie click thiol-ène. Cette approche innovante permet le greffage simultané de plusieurs monomères sur des substrats solides, offrant ainsi un haut degré de contrôle sur le processus de greffage. En ajustant les ratios de différents monomères, les chercheurs peuvent adapter les propriétés de surface obtenues avec une précision exceptionnelle, faisant de l’EBI une méthode puissante pour créer des revêtements personnalisés.

De plus, EBI fonctionne à température ambiante et permet un durcissement ultra-rapide sans avoir besoin d’initiateurs chimiques ou de solvants, simplifiant considérablement le processus de modification et minimisant l’impact environnemental par rapport aux méthodes de revêtement traditionnelles.

« En ajustant les taux de greffage et les taux de chargement des monomères, nous pouvons contrôler de manière fiable et reproductible l’hydrophilie et l’hydrophobicité de la surface », explique Li, soulignant le potentiel de la méthode pour diverses applications, notamment le génie biomédical, où les interactions de surface contrôlées sont essentielles.

L’aspect le plus important de l’étude est que la méthode assistée par EBI offre un processus évolutif, respectueux de l’environnement et très efficace pour la modification du revêtement. La possibilité d’ajuster les angles de contact de 50° à 155° à l’aide d’une large gamme de monomères vinyliques met en évidence la flexibilité de cette approche dans la personnalisation des propriétés de surface. La simplicité du procédé, qui ne nécessite pas d’initiateurs chimiques ni de températures élevées, le rend particulièrement adapté aux applications industrielles.

Pour l’avenir, l’équipe de recherche vise à affiner la relation entre le processus d’irradiation par faisceau électronique et les formulations chimiques. « Nous prévoyons d’établir un contrôle plus précis sur les étapes de greffage et de durcissement, dans le but ultime d’étendre la fonctionnalité de ces revêtements pour des utilisations industrielles plus larges », explique Li. Cela pourrait conduire à de nouveaux développements dans des domaines tels que les revêtements antipollution, les systèmes de transfert de chaleur et les technologies de séparation des liquides.

L’équipe de recherche comprend Haozhe Li, Keyan Sheng, Zhiyan Chen, Shuai Hao, Zijian Zhou, Zhenyi Zhang, Xinwen Liu, Mianzhi Xiong, Yanlong Gu, Jiang Huang de l’Université des sciences et technologies de Huazhong.