Khitas, Nesrine
(2025).
« Development of stable hydrophobic and superhydrophobic coatings for glass surfaces intended for solar panels and other optical applications » Thèse.
Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.
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Résumé
La modification des surfaces joue un rôle important dans l'amélioration des performances des matériaux et l'élargissement de leurs applications, en les adaptant à des exigences spécifiques. Récemment, les revêtements hydrophobes et superhydrophobes inspirés de la nature ont suscité un intérêt particulier en raison de leur capacité à relever des défis tels que la pollution environnementale, la dégradation des surfaces et la perte d'efficacité dans de nombreux secteurs, notamment l'optoélectronique, l'automobile et les infrastructures extérieures. En collaboration avec Edgehog Advanced Technologies Inc, nous avons exploré l'utilisation d'organosilanes commerciaux pour la modification du verre, en raison de leur simplicité, polyvalence et capacité à former des liaisons stables. Ces agents de silanisation permettent de modifier la topographie, de réduire l'énergie de surface, de conférer des fonctionnalités spécifiques et d'effectuer des réactions de post-modification sans altérer le revêtement préexistant. Ce travail s'articule autour de trois approches, chacune se concentrant sur des aspects clés de la modification et de la caractérisation de surface. La première approche étudie l'utilisation de silanes alkylés et perfluoroalkylés déposés par tremge sur du verre régulier et nanotexturé. Nous avons évalué la mouillabilité, la topographie, les propriétés optiques et la stabilité des revêtements dans des conditions environnementales simulées (pluie et exposition à l'extérieur). Les résultats ont montré que les chaînes perfluoroalkyles courtes augmentaient l'hydrophobie et réduisaient la réflectance, tandis que les chaînes alkyles longues produisaient des revêtements plus lisses avec moins d'agrégats polymérisés. La combinaison de la texturation et de la rugosité de surface a augmenté de manière significative l'angle de contact avec l'eau, démontrant le potentiel de ces revêtements en tant que couches protectrices contre les conditions extérieures telles que l'accumulation de poussière et l'irradiation UV. Dans la deuxième approche, nous avons utilisé des alcényltrichlorosilanes à chaîne courte pour modifier les surfaces de verre dans le but d'améliorer leur mouillabilité, propriétés optiques et leur stabilité. Nous avons employé une stratégie de modification de surface en deux étapes : un revêtement par immersion suivi d'une fonctionnalisation avec un alcanethiol via une réaction click thiol-ène radicalaire. Nous avons étudié l’impact d’une variation d'un seul atome de carbone dans les agents de silanisation sur les propriétés de surface, ainsi que l’influence de la fonctionnalisation sur la stabilité des surfaces superhydrophobes. Des techniques de caractérisation avancées, notamment des mesures d'angle de contact avec l'eau, la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie à force atomique (AFM), la spectroscopie UV-Vis, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier avec réflexion totale atténuée (ATR-FTIR) et la microscopie à force photo-induite (PiFM), ont été utilisées pour analyser la mouillabilité, la morphologie, la structure, la composition optique et chimique des revêtements. Le PiFM, en particulier, a fourni de nouvelles informations sur l'uniformité de la fonctionnalisation et l'efficacité de la réaction click thiol-ène, offrant ainsi de nouvelles perspectives pour le développement de revêtements superhydrophobes durables. La troisième approche introduit une méthode innovante pour fonctionnaliser les surfaces de verre en utilisant des alcynes activés dans des conditions douces. Cette méthode permet l'incorporation directe de diverses molécules, offrant une plateforme polyvalente pour créer des surfaces fonctionnelles aux propriétés ajustées. Contrairement aux méthodes conventionnelles, qui nécessitent souvent des conditions agressives ou rencontrent des difficultés pour obtenir une fonctionnalisation uniforme et stable, cette approche offre une voie plus efficace et flexible pour la modification de surface. L’approche que nous proposons offre une efficacité supérieure et une polyvalence adaptée à des applications permettant une détection sensible et sélective.
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MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : surfaces hydrophobes, revêtements anti-réflexion, mouillabilité, revêtement pour le verre, transparence, revêtements auto-nettoyant, panneaux solaires
| Type: |
Thèse ou essai doctoral accepté
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| Informations complémentaires: |
Fichier numérique reçu et enrichi en format PDF/A. |
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Directeur de thèse: |
Nazemi, Ali |
| Mots-clés ou Sujets: |
Surfaces hydrophobes / Verre / Revêtements antireflets / Revêtements autonettoyants / Mouillabilité / Transparence / Panneaux solaires |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département de chimie |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
26 nov. 2025 08:51 |
| Dernière modification: |
26 nov. 2025 08:51 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/19321 |
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