Apport des nanotechnologies dédié à la performance des systèmes hydrodynamiques

Contribution of nanotechnologies to improve the performances of hydrodynamic systems

• Auteur / Autrice : Ali Ahmed Alshehri
• Direction : El Hadj Dogheche, Laurent Keirsbulck
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique. Micro et nano technologie
• Date : Soutenance le 03/10/2019
• Etablissement(s) : Valenciennes, Université Polytechnique Hauts-de-France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
• Partenaire(s) de recherche : Communauté d'Universités et Etablissements (ComUE) : Communauté d'universités et d'établissements Lille Nord de France (2009-2013)
• Jury : Président / Présidente : Alicja Krella
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : El Hadj Dogheche, Laurent Keirsbulck, Habib Elhouichet, Pierre-Yves Jouan, Philippe Champagne
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Habib Elhouichet, Pierre-Yves Jouan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surfaces hydrophobes

Peinture antisalissure

Salissures biologiques

Oxyde de zinc

Nanofils

Mots clés libres

Super-Hydrophobicité

Performances hydrodynamiques

ZnO

Peintures marines

Vitesse de glissement

Efforts de traînée

Corrosion

Encrassement

Super-Hydrophobicity

Hydrodynamic performances

ZnO

Nanorods

Marine paints

Sliding speed

Drag forces

Corrosion

Bio-Fouling

Résumé

Dans le domaine maritime, nous sommes face à plusieurs défis qui nécessitent beaucoup d’efforts scientifiques. Ces défis ne se limitent pas à la corrosion, au bio-fouling ou au phénomène de cavitation, mais ils posent les questions liées à l’écologie et à l’économie, pour le choix des solutions à privilégier. Dans ce travail de recherche, nous avons apporté notre contribution par une proposition d’une solution simple, à la fois écologique et économique en élaborant la synthèse de nanofils d’oxyde de zinc (ZnO) sur un substrat en aluminium. La solution a été inspirée par la nature, notamment la feuille de Lotus, avec ses propriétés superhydrophobes permettant de grands angles de contact, des angles de glissement faible et une bonne vitesse de glissement. Notre solution a démontré ses potentialités pour les aspects de super-hydrophobicité avec des meilleurs angles de contact et glissement. À ce propos, après l’application de notre solution à base de nanofils ZnO, la vitesse de glissement a été améliorée par un facteur de plus de 20, les efforts de traînée ont été réduits de plus de 10 fois et le nombre d’accrochage des organismes liés au biofouling a été divisé par 2. Nous avons conduit également une étude de marché sur trois types de peintures industrielles pour le maritime, c’est une étape indispensable pour la référence. Après l’analyse des peintures industrielles, l’avantage a été donné pour la peinture antifouling à base de silicone, permettant une vitesse de glissement supérieure à notre référence naturelle, “la feuille de Lotus”.

In the maritime field, we face several challenges that require a lot of scientific effort. These challenges are not limited to corrosion, bio-fouling or cavitation, but they also evoke the necessary ecological and economic questions for any proposed solutions. In this research work, we tried to participate in this challenge by proposing a simple, ecological and economical solution, through the development of the synthesis of zinc oxide nanorods (ZnO) on an aluminum substrate. The solution was inspired by nature, especially the Lotus Leaf, with its superhydrophobic (SH) properties allowing for large contact angles, small sliding angles and good sliding speed. Our solution has demonstrated its potential SH capabilities with better contact and sliding angles. After the application of our ZnO nanorods solution, the sliding speed has been improved by a factor greater than 20, the drag forces have been reduced by more than 10 times and the accumulation attachments of the bio-fouling organisms were divided by 2. Otherwise, we have conducted the essential market study on three types of industrial marine paints. After analyzes, the ad-vantage has been given to the anti-fouling silicone paint with a higher sliding speed than our natural reference the “Lotus Leaf”.