Etude de la récupération d’eau de condensation sur des surfaces nanostructurées à mouillabilité contrôlée

Contexte :

Le ressourcement en eau est un enjeu planétaire et il convient dès aujourd’hui d’envisager toutes les solutions possibles pour favoriser un accès à l’eau dans les régions arides.

Il est connu par l’étude de certains insectes vivants dans des déserts, que des surfaces qui combinent différentes mouillabilités permettent d’augmenter la collection d’eau de condensation. Ces surfaces combinent à la fois des zones superhydrophobes et des zones hydrophiles ou superhydrophiles. Des études menées en laboratoire montrent la possibilité de récolter jusqu’à 5 g d’eau par cm² par heure. Cela semble peu, mais à l’échelle d’une surface de 10 cm de côté, c’est un demi litre qui peut ainsi être récupéré en 1 heure. La combinaison de procédés technologiques tels que la nanoimpression et la gravure plasma permet de micro/nanostructurer des films polymères flexibles afin de contrôler le caractère superhydrophobe ou superhydrophile de leur surface. L’intérêt des films de polymères flexibles pour cette étude réside dans leur faible coût, leur faible poids et leur flexibilité qui permet de les adapter sur toute surface.

Objectif :

L’objectif du stage est de réaliser de telles surfaces à partir des procédés déjà développés au LTM, et d’étudier leur taux de collection d’eau. Pour cela un système de récupération sera conçu et calibré en contrôlant la condensation à l’aide d’un humidificateur.

Différents procédés seront mis en oeuvre  pour obtenir sur une même surface des zones superhydrophobes et hydrophiles, à partir de différentes chimies et différentes structures, aussi bien au niveau de la taille que de la forme des motifs (micrométriques ou nanométriques). Outre la mesure de taux de récupération d’eau, le stagiaire caractérisera la morphologie des surfaces par microscopie électronique à balayage et la mouillabilité par des mesures d’angle de contact. Le but sera de déterminer en fonction des chimies et topologies de surface le ratio optimal entre zones superhydrophobes et zones hydrophiles. Dans la perspective de réaliser des collecteurs d’eau dont la surface reste sanitairement propre, l’aspect antibactérien de ces surfaces sera abordé.

Formation Requise: Master 2

Durée: 6 mois

Début: février ou mars 2021

Contact: cecile.gourgon@cea.fr

Laboratoire d’accueil:

Laboratoire des Technologies de la Microélectronique (LTM/CNRS)

17 avenue  des martyrs

38054 GRENOBLE cedex 9

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