Surface structuration by electrochemical way: preparation and applications

Description

The control of the surface wettability of materials is very important for many applications. Since the discovery of the superhydrophobic surfaces in nature, their interest is increasing in the scientific community. On the basis of Wenzel and Cassie-Baxter models, who demonstrated the influence of the roughness and the chemistry of surface on the wettability, many methods were developed to create superhydrophobic surfaces. Among these methods, the electrochemical polymerization has many advantages: obtaining of structured and superhydrophobic films in one-step (no post-treatment), fast and easy method, the surface properties can be tuned by modifying the chemical structure of the monomers or the electrochemical parameters. Thus, the aim of this work was to determine the influence of these parameters on the surface properties and more precisely on the surface wettability and the morphology.We synthesized series of monomers containing various polymerizable heterocycles and hydrophobic groups. The corresponding polymers were deposited by electrochemical polymerization and the surface properties were determined.The study of the monomers showed many monomers containing fluorinated chains give superhydrophobic films. Superhydrophobic and superoleophobic films were obtained from 3,4-ethylenedioxypyrrole (EDOP). These exceptional properties are the result of a surface nanoporosity.

Abstract (French)

Le contrôle de la mouillabilité de surface de matériaux est très important pour de nombreuses applications. Depuis la découverte de la superhydrophobie dans la nature, l'intérêt de ces surfaces superhydrophobes dans la communauté scientifique est grandissant. Sur la base des modèles de Wenzel et Cassie-Baxter, qui ont démontré l'influence de la rugosité et de la chimie de la surface sur la mouillabilité, beaucoup de méthodes ont été mises au point pour élaborer des surfaces superhydrophobes. Parmi ces méthodes, la polymérisation électrochimique présente de nombreux avantages : obtention de films structurés et superhydrophobes en une étape (pas de post-traitement), méthode très rapide et simple à mettre en œuvre, modification des propriétés de surfaces en jouant sur de nombreux paramètres liés à la nature du monomère ou aux conditions électrochimiques. Ainsi, le but de ce travail de thèse a été de déterminer l'impact de ces paramètres sur les propriétés de surface et plus précisément sur la mouillabilité et la morphologie de surface.Nous avons ainsi synthétisé un ensemble de monomères contenant des noyaux polymérisables et segments hydrophobes très variés. Les polymères correspondants ont ensuite été déposés par électropolymérisation et les propriétés de surface des films ont été déterminées.L'étude de ces monomères a montré que beaucoup de monomères contenant des chaînes fluorées peuvent être utilisés pour l'obtention de surfaces superhydrophobes. Des films superhydrophobes et superoléophobes ont été obtenus avec le monomère 3,4-éthylènedioxypyrrole (EDOP). Ces propriétés exceptionnelles sont la conséquence d'une nanoporosité de surface.

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