Synthesis and texturization processes of (super)-hydrophobic fluorinated surfaces by atmospheric plasma
Synthèse et texturation de surfaces fluorées (super)-hydrophobes par plasma atmosphérique
Résumé
The synthesis and texturization processes of fluorinated surfaces by means of atmospheric plasma are investigated and presented through an integrated study of both the plasma phase and the resulting material surface. Three methods enhancing the surface hydrophobicity up to the production of super-hydrophobic surfaces are evaluated: (i) the modification of a polytetrafluoroethylene (PTFE) surface, (ii) the plasma deposition of fluorinated coatings and (iii) the incorporation of nanoparticles into those fluorinated films. In all the approaches, the nature of the plasma gas appears to be a crucial parameter for the desired property. Although a higher etching of the PTFE surface can be obtained with a pure helium plasma, the texturization can only be created if O2 is added to the plasma, which simultaneously decreases the total etching. The deposition of CxFy films by a dielectric barrier discharge leads to hydrophobic coatings with water contact angles (WCAs) of 115°, but only the filamentary argon discharge induces higher WCAs. Finally, nanoparticles were deposited under the fluorinated layer to increase the surface roughness and therefore produce super-hydrophobic hybrid coatings characterized by the nonadherence of the water droplet at the surface.
Les processus de synthèse et de texturation des surfaces fluorées au moyen d'un plasma atmosphérique sont étudiés et présentés par le biais d'une étude intégrée de la phase plasma et de la surface du matériau résultant. Trois méthodes améliorant l'hydrophobicité de la surface jusqu'à la production de surfaces super-hydrophobes sont évaluées : (i) la modification d'une surface de polytétrafluoroéthylène (PTFE), (ii) le dépôt par plasma de revêtements fluorés et (iii) l'incorporation de nanoparticules dans ces films fluorés. Dans toutes les approches, la nature du gaz plasmatique semble être un paramètre crucial pour la propriété souhaitée. Bien qu'une gravure plus importante de la surface du PTFE puisse être obtenue avec un plasma d'hélium pur, la texturation ne peut être créée que si de l'O2 est ajouté au plasma, ce qui diminue simultanément la gravure totale. Le dépôt de films de CxFy par une décharge à barrière diélectrique conduit à des revêtements hydrophobes avec des angles de contact avec l'eau (WCA) de 115°, mais seule la décharge filamentaire d'argon induit des WCA plus élevés. Enfin, des nanoparticules ont été déposées sous la couche fluorée pour augmenter la rugosité de la surface et produire ainsi des revêtements hybrides super-hydrophobes caractérisés par la non-adhérence de la goutte d'eau à la surface.
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