Le nouveau nanorevêtement sol/gel est conçu pour éviter les traces de doigts sur les surfaces en acier inoxydable et en métal. Crédit :Fraunhofer IMWS
Non seulement les traces de doigts graisseuses sur les surfaces brillantes en acier inoxydable sont peu attrayantes, ils attaquent aussi la surface. Un nouveau nanorevêtement développé par les chercheurs de Fraunhofer empêchera à l'avenir les taches gênantes résultant du contact des doigts avec les surfaces en acier inoxydable. La clé de leur approche :des nanoparticules spéciales ajoutées au revêtement.
Le nouveau réfrigérateur brillant présente une façade attrayante en acier inoxydable. Mais il ne faut pas longtemps avant que la porte ne soit recouverte de traces de doigts sombres difficiles à enlever avec seulement un chiffon et un détergent; le travail demande en fait un polissage ardu. Les empreintes digitales comme celles-ci sont plus que disgracieuses, le film de graisse attaque également la surface métallique.
Dites adieu aux taches graisseuses
Avec leurs collègues de FEW Chemicals GmbH à Wolfen, des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour la microstructure des matériaux et des systèmes IMWS à Halle travaillent maintenant à mettre fin à de tels frottis. Le secret réside dans une couche de revêtement contenant des additifs spéciaux et qui est hydrofuge et oléofuge. Les effets de cette couche sont doubles :Lorsque les particules intégrées dans le revêtement se déposent à la surface de l'inox, la surface devient plus rugueuse et sa surface augmente. Lorsqu'un doigt entre en contact avec la porte du réfrigérateur, il ne touche que les points saillants de la surface et la graisse du bout du doigt n'atteint jamais les "vallées" de la surface en acier inoxydable. Cela signifie que la surface qui entre réellement en contact avec la graisse est maintenue très petite. De plus, l'indice de réfraction du revêtement a été ajusté afin qu'il corresponde à celui de la teneur en huile naturelle de la peau. Cela signifie que la lumière est réfléchie par la surface en acier inoxydable revêtue à peu près de la même manière que par une surface qui a été touchée par des doigts collants. Par conséquent, les empreintes digitales sont à peine perceptibles.
Gouttes d'huile sur revêtement super hydrophobe et oléophobe sur acier inoxydable. Crédit :FEW Chemicals GmbH Wolfen
Analyse des systèmes de couches
Alors que FEW Chemicals GmbH s'occupe du développement des systèmes de revêtement, l'équipe Fraunhofer se concentre sur l'analyse de ces couches. "Nous étudions les couches créées en utilisant non seulement la microscopie optique, mais aussi la microscopie électronique à balayage et la microscopie à force atomique. Nous examinons la taille des particules individuelles dans le système de revêtement et si elles sont ou non réparties de manière homogène. L'effet des additifs utilisés est un autre axe de notre analyse, " dit le Dr Jessica Klehm, associé de recherche dans l'unité commerciale "Matériaux biologiques et macromoléculaires" à Fraunhofer IMWS. Ces questions sont extrêmement importantes dans l'évaluation de la qualité du revêtement. Par exemple, si les nanoparticules s'agrègent pour former des particules plus grosses, le revêtement peut alors perdre sa transparence. Par contre si les particules sont trop petites, la surface reste trop lisse, afin que le film de graisse puisse y adhérer sur de plus grandes surfaces malgré le revêtement.
Plusieurs défis ont dû être surmontés avant que ces enquêtes puissent être menées. Tout d'abord, les échantillons ont dû être réduits en taille. Des investigations optimales avec la microscopie optique ainsi que des investigations supplémentaires avec d'autres méthodes nécessitent que les échantillons aient une épaisseur ne dépassant pas 60 à 80 micromètres, c'est-à-dire environ l'épaisseur d'un cheveu humain ; l'examen au microscope électronique à transmission nécessite même un échantillon mille fois plus fin. "Nous ne pouvons pas découper les échantillons sur mesure à l'aide d'une scie, ce qui détruirait le revêtement. C'est pourquoi nous enrobons les échantillons dans de la résine puis les broyons jusqu'à l'épaisseur souhaitée, " explique le Dr Klehm.
La machine de test automatique quantifie l'effet anti-empreintes digitales
De plus, les chercheurs développent une machine de test automatique pour les couches. L'appareil n'est pas destiné à étudier les particules dans le revêtement, mais plutôt la visibilité des empreintes digitales elles-mêmes. La machine trempe un tampon dans une solution dont la composition ressemble à celle du film gras sur la peau humaine. Travaillant automatiquement et avec une force et une durée constamment identiques, ce tampon appuie ensuite sur la surface enduite afin de laisser des « empreintes digitales ». La machine utilisera une combinaison de procédures spectrométriques et optiques pour analyser la quantité de solution restante sur la surface et ainsi arriver à une valeur en pourcentage indiquant l'effet anti-empreintes digitales du revêtement. Les scientifiques travaillent actuellement pour trouver la combinaison idéale d'équipements analytiques à cette fin.
Et les chercheurs ont déjà trouvé un favori parmi les différents systèmes de revêtement qu'ils ont étudiés. Il s'agit maintenant d'optimiser davantage le système. Les activités de développement devraient être achevées d'ici la fin de 2020, lorsque la production à l'échelle industrielle du système de revêtement sera confiée à FEW Chemicals GmbH.
