Autres matériaux autonettoyants

Différents autres matériaux auto-nettoyants ont été développés.

Il faut noter que la découverte des nanotubes de carbones (permise notamment grâce au microscope à effet tunnel en 1981 par des chercheurs d'IBM Zurich) ont permis d'accélérer la recherche sur les nanotechnologies et créer des matériaux nanométriques. Les nanotubes ont des propriétés électriques différentes en fonction de leurs formes (métallique ou semi-conducteur) qui ont permis leur utilisation importante en informatique.

           

Nous avons choisi de présenter quelques exemples issus de matériaux ou procédés associés à l'effet lotus dans différents domaines de l'industrie:

a) Un nouveau verre autonettoyant : SSG Aquaclean et SSG Bioclean de Saint-Gobain Glass

Le concept d'un verre autonettoyant n'est plus une utopie depuis 2002 suite à un programme de recherche et de développement. Le verre lutte contre les saletés (traces de pluie, poussières, polluants atmosphériques) accumulées sur la face extérieure du vitrage. Il utilise la double action des rayons UV (Ultra-violets) de la lumière du jour et de l'eau pour éliminer les saletés accumulées. L'exposition des UV provoque la décomposition des saletés organiques (c'est la photocatalyse) et rend donc la surface hydrophile. Enfin en s'étalant sur le verre, l'eau élimine les résidus décomposés et les poussières.

Afin d'obtenir ces propriétés, le vitrage se compose d'un verre sur lequel est déposée une couche transparente possédant un matériau minéral photocatalytique et hydrophile. Elle est totalement intégrée à la surface du verre, il est ainsi très résistant et possède une grande durabilité.

Cependant ces verres ne suppriment pas complètement le lavage, le verre autonettoyant diminue grandement le nombre de lavages et nécessite des procédures de lavage. Sa capacité autonettoyante varie en fonction de la nature des saletés, de leur quantité, de l'exposition au soleil et à la pluie et à l'inclination du verre. De plus l'activation de la fonction autonettoyante nécessite plusieurs jours d'exposition à la lumière naturelle (entre 3 jours et 1 semaine)

La première à avoir commercialisé ce type de verre est l'entreprise Pilkington puis la seconde est la célèbre entreprise française Saint-Gobain (présente dans 64 pays).

Le SSG aquaclean a reçu le prix Siemens de l'innovation en 2002.

b) Les tuiles auto-nettoyantes à l'effet lotus de la marque Erlus®

ERLUS est l'une des entreprises allemandes leaders dans la fabrication de matériaux de couverture et de fumisterie. La tuile ERLUS Lotus®, première tuile autonettoyante, a reçu de nombreux prix dont celui  de l'innovation dans la catégorie "Prix pour produit innovant – Rénovation" en 2009.

Son principe autonettoyant permet de détruire grâce au soleil les particules de saletés organiques telles que les dépôts de graisse, la suie, les mousses et les algues. Et la pluie nettoie les tuiles. Les toîts composés de tuiles ERLUS Lotus restent ainsi plus longtemps propres que les toîts à tuiles traditionnelles.

Le principe à effet lotus est intégré dans la préparation (argile, eau, etc...) avant la cuisson des tuiles.

c) L'effet lotus dans le collage en fromagerie

Le collage en fromagerie est une problématique courante et récurrente qui se rencontre au moulage (collage du caillé aux bassines), à la retourne et au démoulage des fromages.

Des recherches ont donc été mise en marche avec l'entreprise TECNAL, qui fabrique des fournitures pour  fromageries. Le but de ces recherches était de déterminer les problème et en particulier les causes pour trouver les éventuelles solutions du collage à la retourne et au démoulage. 

Peu de travaux de recherche ont été réalisés sur le sujet ; des expériences industriels ont été réalisées au sein même de leur site de fabrication. Enfin ils ont décidés d'axer leurs recherches sur le thème de l’interface moule – produit, qui semblerait jouer un rôle déterminant dans les phases de collage : l’effet Lotus.

Le Biomimétisme est rentré en œuvre dans ces recherches, leur but était de reproduire l'effet lotus venant directement de la plante pour les moules de fromageries.

Ils ont donc admis certaines hypothèses :

• Il suffirait donc de reproduire les caractéristiques responsables de cet effet pour pouvoir l’appliquer ensuite à d’autres domaines, tels que la fromagerie.
• Établir un comparatif entre la structure de la feuille de Lotus et la surface des moules en polypropylène.
• Étudier la faisabilité de l’introduction de matériaux/ingrédients responsable de l’effet Lotus à la surface du moule.  
• Formuler une solution à effet Lotus sous la forme d’un spray que l’on pourrait vaporiser régulièrement sur les blocs moules. 
• L’effet Lotus a été démontré avec l’eau seulement. Or, c’est l’eau et le sérum qui contiennent les minéraux responsables de l’interface entre le fromage et le moule.   

Peut-on assimiler le sérum à l’eau et conclure que les minéraux présents dans le

sérum ne pourront s’incruster sur la surface ?

d) Le carrelage autonettoyant avec les propriétés photocatalytique du TiO2

La photocatalyse : La photocatalyse est un phénomène naturel dans lequel une substance appelée photocatalyseur (TiO2) accélère la vitesse d’une réaction biologique naturelle, grâce à l’action de la lumière. La photocatalyse a une capacité à épurer les polluants chimiques dans l’atmosphère sans produire de déchet dangereux et à empêcher l'accumulation et la prolifération des bactéries. Par conséquent, la photocatalyse n’est rien d’autre que l’accélération des processus naturels d’oxydation. Ce phénomène fonctionne également à l'intérieur grâce aux lumières artificielles.

De plus ces carrelages sont en partie écologique car fabriqués avec de la porcelaine pure et d'argile naturelle sur lesquelles est appliqué du dioxyde de titane à échelle micrométrique.

 e) Les spray aérosols rendant supports textiles et pare-brises de automobile hydrophobes

Après application du spray les textiles deviennent en partie hydrophobe, grâce à cela les textiles sont protégés des taches (de café par exemples) et de la graisse.

Mais il ne résiste pas à la machine à laver.  Le produit peut entrainer une intoxication des poumons car il peut être inhalé si l'utilisateur n'utilise pas de masque au moment de l'application.

Exemple : Protection nano pour pare brise automobile

Le traitement nano pour pare brise automobile est un produit issu des dernières recherches en matière de nanotechnologie s'isnpirant de l'effet lotus et des propriétés hydrophobes et oléophobes. Le produit forme une couche protectrice invisible constituée de nano particules (qui laisse respirer la surface, ne l’étouffe pas) sur la surface vitrée des brise, toit ouvrant ou panoramique; peut être également utilisé pour les vitres latérales et les vitres arrières des véhicules, ainsi que pour les rétroviseurs.

La protection nano pour pare brise automobile améliore la visibilité sous la pluie, mais aussi pendant la nuit et le jour en réduisant les éblouissements dus aux phares des véhicules arrivant en sens inverse et le soleil. Par mauvais temps et à partir de 50-60 km/h l’utilisation des essuie-glaces devient superflue car les gouttes glissent sur le pare-brise et celui-ci reste propre et dégagé.

Avantages du produit :

- réduit le dépôt de saletés sur le verre
- améliore la visibilité par mauvais temps, de nuit et réduit l'éblouissement
- facilite le nettoyage du pare brise (neige, glace, saletés)
- prolonge la vie des essuie-glaces car ceux-ci sont moins utilisés
- l’utilisation du liquide d’essuie-glace n’est pas nécessaire, il suffit de le remplacer avec de l’eau

- Durée  d'action d'au moins un an ou 20 000km dans des conditions normales

Inconvénients du produit :

-l'abrasion mécanique (action d'user à l'aide d'abrasif) peut enlever la couche protectrice

-les produits nettoyants avec un pH supérieur à 13 peuvent également détériorer la couche protectrice.

- l'effet visuel peut s'atténuer avec le temps, cependant les propriétés hydrophobes et oléophobes de la surface ne disparaissent pas.

L'aspect concerne aussi bien les professionnels que les particuliers pour des usages du quotidien. Ces objets ne sont pas encore très répandus sur le marché, car ils doivent répondre aux normes de sécurité sur la santé des usagers, et comme ils sont tout nouveaux, des tests sont encore en cours. On commence  cependant à voir ces matériaux auto-nettoyants se répandre.

L'invention du microscope à effet tunnel en 1981 par des chercheurs d'IBM Zurich a permis d'observer et de manipuler des matériaux de tailles inférieures aux longueurs d'ondes de la lumière.

Peu de temps après on découvre les nanotubes de carbones qui vont permettre de créer des matériaux nanométriques. Ces nanotubes ont permis d'accélérer la recherche sur les nanotechnologies. Les nanotubes ont des propriétés électriques différentes en fonction de leurs formes (métallique ou semi-conducteur) qui ont permis leur utilisation importante en informatique. Les microprocesseurs d'ordinateur sont aujourd'hui pour la plupart gravés en 40nm, comme la gamme de "Sandy Bridge" d'Intel.