FCSE | Recherche de pointe : revêtement anticorrosion « autoréparant » alimenté par la lumière du soleil

Date de publication :

2025-06-07

Les matériaux métalliques directement exposés à l'air, à l'eau ou à d'autres milieux corrosifs sont facilement endommagés par diverses actions physiques et chimiques, ce qui entraîne un énorme gaspillage de ressources et des problèmes environnementaux. L'application d'un revêtement protecteur sur leur surface permet d'isoler le substrat métallique du milieu environnant et de ralentir ainsi efficacement la corrosion.

Les matériaux métalliques directement exposés à l'air, à l'eau ou à d'autres milieux corrosifs sont facilement endommagés par diverses actions physiques et chimiques, ce qui entraîne un énorme gaspillage de ressources et des problèmes environnementaux. L'application d'un revêtement protecteur sur leur surface permet d'isoler le substrat métallique du milieu environnant et de ralentir ainsi efficacement la corrosion. La compacité du revêtement et sa résistance à la corrosion sont les deux facteurs clés qui déterminent l'effet de protection final. Par rapport aux revêtements inorganiques tels que l'émail et la céramique, les revêtements organiques sont largement utilisés en raison de leurs sources variées, de leur bonne résistance à la corrosion et de leur plus grande facilité à former une couche de recouvrement dense à la surface du métal. Mais un fait ne doit pas être négligé : dans divers environnements naturels, la surface des revêtements organiques forme très facilement des microfissures, qui permettent la pénétration de l'eau et d'autres milieux corrosifs et leur font perdre leur effet protecteur.

Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche de Lin Zhifeng et Li Weihua de l'Université Sun Yat-sen a préparé un revêtement en résine époxy contenant des nanoparticules de Fe3O4 et du tétradécanol (épaisseur d'environ 200 μm), qui présente une bonne capacité d'autoréparation sous la lumière du soleil et peut protéger l'acier au carbone sous-jacent contre la corrosion.

Le revêtement auto-réparant (SHC) est un nouveau type de revêtement, dont la première publication ne remonte qu'à 20 ans. Il peut réparer ses propres microfissures ou dommages et former une barrière physique, prolongeant ainsi efficacement la durée de vie prévue. Bien que plusieurs méthodes de préparation de revêtements auto-réparants aient déjà été découvertes, notamment l'ajout d'agents de réparation/inhibiteurs de corrosion externes, la liaison dynamique de la résine polymère elle-même et l'utilisation de matériaux thermoplastiques/à mémoire de forme, elles nécessitent souvent une irradiation ultraviolette ou des températures élevées pour induire les réactions chimiques concernées ; il est donc urgent de développer des revêtements capables de s'auto-réparer dans des conditions douces.

Les chercheurs ont constaté que, sous l'effet photothermique des nanoparticules de Fe3O4, le revêtement autoréparant atteint 70 °C en seulement 200 s sous lumière simulée, ce qui suffit à faire fondre et couler le tétradécanol pour combler les défauts de surface. Les perforations et rayures sont rapidement réparées en 3 minutes. La mouillabilité se règle par la proportion de tétradécanol ; ses nombreux groupes hydroxyles rendent la surface plus hydrophile. Des essais sous éclairage extérieur réel ont aussi confirmé l'autoréparation, les rayures étant réparées en 93 s. Avant comme après réparation, l'efficacité anticorrosion reste supérieure à 99%, avec une protection efficace contre la pénétration de O2, H2O et Cl–. Même après 168 heures d'immersion dans une solution de NaCl à 3.5 wt%, le revêtement conserve une bonne stabilité et de bonnes propriétés protectrices.

Ce nouveau matériau de revêtement anticorrosion « auto-réparant » piloté par la lumière du soleil se prépare par une méthode simple, ne nécessite aucune condition artificielle supplémentaire et offre des performances d'étanchéité et de protection anticorrosion comparables à celles des revêtements commerciaux ; il pourrait être produit à grande échelle et appliqué dans divers domaines de protection en ingénierie.

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