Stage Post-doctoral : Surfaces multi-architecturées à mouillabilité contrôlée

Stage Post-doctoral : Surfaces multi-architecturées à mouillabilité contrôlée
Contexte du projet :
Ce stage post-doctoral est financé par le labex CEMAM.
Les surfaces à mouillabilité contrôlée présentent un grand intérêt dans de nombreux
domaines applicatifs tels que l’auto-nettoyage, l’antibuée, la captation d’eau depuis l’atmosphère
ou encore la prévention du développement bactérien.
Notre groupe développe depuis plusieurs années des revêtements permettant d’obtenir des
surfaces superhydrophobes ou superhydrophiles. Notre approche est basée sur la combinaison
de méthodes de chimie douce, par exemple la croissance de nanofils en solution liquide suivie
d’une étape de fonctionnalisation de surface via des méthodes sol-gel. Ainsi, nous sommes en
mesure de fonctionnaliser différents types de surfaces afin de leur conférer un angle de contact
avec l’eau nettement supérieur à 160°. Ces surfaces se caractérisent également par un angle de
roulage inférieur à 1° [1]. Par la suite, les conditions de synthèse de ces revêtements ont été
optimisées afin de préserver les propriétés optiques des substrats fonctionnalisés. Ainsi, nous
sommes désormais en mesure de réaliser des revêtements qui sont à la fois superhydrophobes et
transparents. Outre leurs performances intrinsèques, ces revêtements possèdent également
l’avantage de ne pas utiliser de composés fluorés, ce qui rend ces surfaces compatibles avec des
applications en lien avec la biologie. Ce savoir-faire a conduit notre groupe à participer au projet
international NSF-ANR REACT1. L’un des buts de ce projet est de réaliser des revêtements
possédant des zones superhydrophiles et d’autres superhydrophobes afin de condenser l’eau
présente dans l’atmosphère puis de la guider jusqu’à une zone où elle pourra être collectée, ceci
tout en préservant ces surfaces d’un développement bactérien.
Bien que très performants, les revêtements développés au LMGP nécessitent encore
quelques développements en vue de les rendre compatibles avec des applications industrielles.
Ainsi, alors que les revêtements superhydrophiles gardent un angle de contact avec l’eau de 0°
pendant plusieurs mois, l’angle de contact des revêtements superhydrophobes diminue en
quelques jours, conduisant ces surfaces d’un régime superhydrophobe dit de « Cassie-Baxter »,
i.e. parfaitement déperlant, à un régime dit de « Wenzel », i.e. non déperlant. Plusieurs études
ont montré que ce phénomène est spontanément irréversible et nécessite une énergie importante
afin d’évaporer l’eau ainsi condensée [2-3]. Toutefois, des travaux récents, conduits par un
groupe avec lequel nous collaborons dans le cadre du projet REACT, ont montré que cette eau
condensée peut-être évaporée en conditions ambiantes grâce à l’usage d’une morphologie multiéchelle
adaptée et même qu’il est possible de conserver le caractère superhydrophobe de surfaces
immergées dans l’eau jusqu’à une pression de 68 bars [4].
1 https://react.seas.upenn.edu/
Travail demandé :
Sur la base de nos travaux préliminaires, et en accord avec les résultats récents parus dans
la littérature, le travail consistera, dans un premier temps, à maintenir la superhydrophobie de
nos revêtements. Par la suite, ces revêtements superhydrophobes seront combinés avec des
revêtements superhydrophiles afin de réaliser des surfaces ayant une mouillabilité spatialement
contrôlées. Finalement, l’aptitude de ces surfaces à mouillabilité contrôlée à collecter l’eau
atmosphérique ainsi qu’à prévenir le développement bactérien sera étudiée. Afin de réaliser des
surfaces multi-architecturées à mouillabilité contrôlée, l’approche privilégiée se basera sur la
combinaison de réseaux de nanofils de ZnO organisés selon différents motifs, imprégnés de
nano-billes de TiO2, le tout hydrophobisé à l’aide d’hexadecyltrimethoxysilane (C16).
Compétences attendues :
Le (la) candidat(e) aura de fortes compétences en synthèse de matériaux inorganiques par
voie liquide et en fonctionnalisation de surface ainsi qu’en caractérisation de matériaux. De
bonnes capacités de synthèse des résultats, ainsi que de bonnes qualités rédactionnelles en
anglais et des facilités de présentation à l’oral sont requises.

Cadre de travail : Labex CEMAM et projet international REACT
Laboratoires : LMGP en collaboration avec le LEPMI et le Liphy
Début souhaité : Automne 2017
Candidature : CV + lettre de motivation + références à David.Riassetto@grenoble-inp.fr

Offre Postdoc – Matériaux superhydrophobes (002)Références bibliographiques :
[1] Holtzinger C, Niparte B, Wächter S, Berthomé G, Riassetto D, Langlet M.
“Superhydrophobic TiO2 coatings formed through a non-fluorinated wet chemistry route”.
Surface Science 2013, 617: 141 – 148.
[2] Sbragaglia M, et al., “Spontaneous breakdown of superhydrophobicity”. Phys Rev Lett 2007,
99(15):156001.
[3] Papadopoulos P, Mammen L, Deng X, Vollmer D, Butt HJ, “How superhydrophobicity
breaks down”. Proc Natl Acad Sci USA 2013, 110(9):3254–3258.
[4] Prakash S., Xi E., Patel A.J., “Spontaneous recovery of superhydrophobicity on nanotextured
surfaces”, Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
2016, vol. 113 no. 20: 5508–5513

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