Les revêtements ignifuges sont essentiels pour la sécurité. Cependant, les matériaux ignifuges sont souvent hydrophiles, ce qui les fait se dissoudre facilement dans des environnements très humides, limitant considérablement leur durabilité. Une équipe de scientifiques dirigée par Wendong Liu de l’Université de technologie de Dalian en Chine s’est récemment inspirée de la structure bicouche de la peau humaine pour développer un revêtement biomimétique qui intègre une résistance à l’eau supérieure et une efficacité ignifuge élevée. Cette étude a récemment été publiée dans la revue Nano Research le 15 avril.
Le revêtement biomimétique imite la structure bicouche de l’épiderme et du derme. Parallèlement, une couche superhydrophobe composée de nanofilaments de silicone, de PVDF-HFP et de PFDTS imite la couche épidermique, protégeant les matériaux ignifuges de l’humidité et offrant une superhydrophobie exceptionnelle avec un angle de contact atteignant 165°. La couche ignifuge intumescente dominée par l’APP et l’UPTMS imite la couche dermique, offrant une isolation thermique et une résistance au feu. L’effet synergique des couches ignifuge et superhydrophobe a conduit à une excellente résistance au feu et à des propriétés d’auto-extinction dans le revêtement biomimétique.
« Le cœur de notre conception réside dans la séparation des exigences distinctes de l’imperméabilité et de l’ignifugation en deux couches », explique l’auteur correspondant, le professeur Wendong Liu de l’Université de technologie de Dalian. « Tout comme la peau utilise un épiderme dense pour l’imperméabilité et un derme composé de fibres et de cellules riches pour l’isolation thermique, cette stratégie biomimétique est non seulement pratique mais présente également un processus de préparation simple adapté à la mise à l’échelle. »
Les performances de ce revêtement sont impressionnantes. La couche externe superhydrophobe repousse efficacement divers liquides quotidiens, notamment le café, le thé et le cola, et reste stable sur une large gamme de pH allant de 1 à 13. Plus important encore, elle présente une durabilité mécanique remarquable. Même après 1000 cycles de pliage entre 90° et 180°, aucun changement significatif de la microstructure de surface n’a été observé, et l’angle de contact est resté supérieur à 160° des deux côtés du SFR-PET, démontrant un potentiel d’utilisation dans des dispositifs flexibles.
Lorsqu’il est exposé à la flamme, la performance ignifuge du revêtement est tout aussi exceptionnelle. Les matériaux ignifuges internes gonflent et se carbonisent lorsqu’ils sont chauffés. La couche de charbon résultante agit comme une barrière physique contre la chaleur et l’oxygène, tandis que le dégagement de gaz ignifuges contribue à l’auto-extinction de la flamme. Par rapport au substrat polymère non revêtu, l’indice limite d’oxygène (ILO) du revêtement est passé de 21,44 % à 85,30 %, tandis que son taux de dégagement de chaleur maximal (PHRR) et son indice de croissance du feu (FGI) ont diminué respectivement de 59,4 % et 73,5 %.
« L’avantage de ce revêtement réside dans sa multifonctionnalité, sa durabilité et sa transformabilité », ajoute le professeur Liu. « Nous l’avons appliqué avec succès par pulvérisation sur divers matériaux inflammables tels que le carton, les tissus et la mousse, qui ont tous reçu une protection incendie efficace. Cela ouvre une nouvelle voie prometteuse pour le développement de matériaux ignifuges sûrs et durables de nouvelle génération. »
L’équipe estime que ce revêtement biomimétique, intumescent et superhydrophobe appliqué par pulvérisation constitue une stratégie prometteuse pour fabriquer des matériaux ignifuges robustes et multifonctionnels. Sa fabrication facile, associée à une stabilité thermique et une robustesse mécanique élevées, offre un potentiel considérable pour des applications à grande échelle dans des environnements critiques pour la sécurité.
Article : Robust, Biomimetic, Superhydrophobic Coating with Flame-Retardant Properties and Excellent Self-Extinguishing Performance – Journal : Nano Research – DOI : Lien vers l’étude
Source : TUP
