Structuration des surfaces par ablation laser pour l'obtention de propriétés de mouillage définies et l'augmentation de l'écoulement des fluides

 

Anne-Marie Kietzig

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2013-2014

La nature nous donne plusieurs exemples de surfaces fonctionnelles offrant des performances supérieures dans des conditions extrêmes de mouillage et pour l'écoulement des fluides. Parmi quelques exemples, il y a la superhydrophobicité de la feuille de lotus, la peau de requin réduisant la turbulence, et les fougères aquatiques ayant une surface sec malgré leur immersion dans l'eau. Ces surfaces naturelles ont en commun une hiérarchie dans la structuration de leur rugosité sur deux échelles spatiales (micrométrique et nanométrique). Le micromachinage laser femtoseconde permet la fabrication précise de surfaces structurées sur de telles échelles spatiales avec des propriétés de mouillage définies.

L'hypothèse de ce projet de recherche est que l'irradiation des surfaces avec un laser fs, montrant une hiérarchie de structures qui résulte en une superhydrophobicité, va permettre de réduire le coefficient de trainée dans des applications d'écoulement de fluides en diminuant l'encrassement et les turbulences à la surface et en augmentant le glissement. Pour valider cette hypothèse, nous proposons (1) d'étudier l'influence des paramètres lasers sur la structuration des surfaces, (2) de développer une procédure permettant de prédire et d'ajuster les propriétés de mouillage des surfaces irradiées, et (3) d'étudier l'encrassement biologique et l'écoulement des liquides sur les surfaces irradiées.

Notre équipe a comme objectif à long terme de développer un procédé de fabrication inspiré de la nature permettant d'augmenter significativement l'écoulement des fluides pour différentes applications industrielles.