Ultra-resilient multi-layer fluorinated diamond like carbon hydrophobic surfaces

Un des objectifs premiers de l’association GRETh est de fédérer les membres de son réseau autour de la thématique de la thermique ; et notamment de permettre la transmission de connaissances techniques, technologiques et scientifiques entre les différents adhérents du GRETh.

L’article de Hoque et al. (2023), disponible en open access, en est un exemple tout particulier.

En effet, cet article scientifique (publié en août 2023) a été porté à la connaissance de l’équipe du GRETh par un de ses membres, afin d’être communiqué à l’ensemble du réseau GRETh car pouvant possiblement intéresser les membres de l’association au regard de son contenu.

A savoir que cet article porte sur l’étude et la caractérisation d’un nouveau revêtement hydrophobe permettant un accroissement des performances de transfert thermique en condensation lors de son utilisation au sein d’échangeurs de chaleur.

Au-delà de l’accroissement de performances lié au revêtement hydrophobe démontré au sein de l’article, l’intérêt de ce dernier repose également sur la rigueur méthodologique mise en œuvre :

• étude poussée du point de vue de l’analyse des performances de transfert thermique ;
• caractérisation approfondie concernant le vieillissement des matériaux analysés ;
• mise à disposition dans un document annexe de l’ensemble des méthodes utilisées avec les détails concernant les méthodes mis en œuvre.
  (document annexe disponible sur demande auprès de l’association GRETh ou à l’adresse suivant : https://static-content.springer.com/esm/art%3A10.1038%2Fs41467-023-40229-6/MediaObjects/41467_2023_40229_MOESM1_ESM.pdf)

A savoir également que le GRETh a rédigé en 2017 un rapport technique traitant spécifiquement de la question du traitement de surface et de ses applications pour les échangeurs de chaleur ; Rapport technique 2017 toujours disponible sur le site du GRETh : ici

– Le GRETh tient à remercier M. Pierre Kiener, de la société MICHELIN, membre du GRETh, pour avoir porté à la connaissance de l’ensemble du réseau GRETh cet article scientifique. –

Soixante-dix pour cent de l'électricité mondiale est produite par des centrales électriques à cycle de vapeur. Une surface de condenseur hydrophobe dans ces centrales pourrait augmenter l'efficacité globale du cycle de 2 %. En 2022, cette amélioration équivaudrait à une production supplémentaire d'électricité de 1 000 TWh par an, soit 83 % de la production mondiale d'électricité solaire. En outre, cette augmentation de l'efficacité réduirait les émissions de CO2 de 460 millions de tonnes par an avec une utilisation réduite de 70 000 milliards de m3 d'eau de refroidissement par an. Cependant, le principal problème des surfaces hydrophobes est leur faible durabilité. Nous montrons ici que le carbone fluoré semblable au diamant (F-DLC), d'une épaisseur micrométrique, possède des propriétés mécaniques et thermiques qui garantissent sa durabilité dans des conditions humides, abrasives et thermiquement difficiles. Le revêtement F-DLC y parvient sans dépendre des interactions atmosphériques, des lubrifiants, des stratégies d'autoréparation ou des conceptions de surfaces sacrificielles. Grâce à une adhésion adaptée au substrat et à un dépôt multicouche, nous développons un revêtement F-DLC sans trou d'épingle avec une faible tension de surface et un module de Young comparable à celui des métaux. Lors d'une expérience de condensation de vapeur sur trois ans, le revêtement F-DLC conserve son hydrophobicité, ce qui se traduit par une condensation en goutte à goutte soutenue et améliorée sur plusieurs substrats métalliques. Nos résultats offrent une solution prometteuse à la fragilité des matériaux hydrophobes et peuvent améliorer la durabilité des sources d'énergie renouvelables et non renouvelables.