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Un nouveau procédé électrochimique pour protéger les hublots des salissures

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La formation d'un biofilm est un problème majeur pour la mise en œuvre d'instruments sous-marins basés sur des procédés optiques. Pour prévenir la genèse des salissures, les chercheurs du Laboratoire interfaces et systèmes électrochimiques (LISE) du CNRS ont contribué au développement d'une technique de protection par voie électrochimique très prometteuse. Son principe repose sur une électrolyse contrôlée de l'eau de mer qui produit du chlore libre à la surface même de la fenêtre à protéger. Grâce à ce procédé écologique, les hublots des caméras sous-marines restent propres pendant 5 mois.

Effet d'une immersion de 5 mois par 10 m de fond en rade de Brest sur un hublot non protégé à droite et protégé à gauche... Crédit : http://www.ifremer.fr

Le procédé électrochimique développé dans le cadre d'un partenariat CNRS-Ifremer(1), consiste à recouvrir le hublot à protéger d'un film de dioxyde d'étain (SnO2) servant d'électrode transparente. Cette dernière est polarisée à un potentiel permettant la production localisée d'eau de javel (ou acide hypochloreux, HClO) à partir de l'oxydation des ions chlorures présents dans l'eau de mer.

L'équipe du CNRS a optimisé la composition du film (déposé par pyrolyse de spray) pour obtenir à la fois une bonne conductivité électrique et une durée de vie de plusieurs mois. Une contre-électrode et une électrode de référence complètent le dispositif. L'Ifremer a adapté le principe à des hublots de caméras sous-marines comportant en façade les trois électrodes.

Jusqu'à présent, les essais entrepris sur différents sites ont montré que la protection anodique permettait de maintenir la transparence sur des périodes allant de 3 à 5 mois. Ce dispositif est d'autant plus remarquable qu'il ne présente qu'un faible impact sur l'environnement : l'action antisalissure entraîne uniquement la production de très faibles quantités d'eau de javel au niveau des hublots à protéger.

Par ailleurs, le procédé est en cours d'application dans le cadre du projet Antares, en collaboration avec le Laboratoire d'Océanologie de Villefranche (CNRS-Université Paris 6). Les chercheurs testent en effet cette méthode sur des hublots de caméras haute résolution servant à imager le phytoplancton par 2600 mètres de fond, en Méditerranée.

La gestion des besoins en énergie requis par le mode de protection actif est très importante dans la mise en œuvre du procédé. Des essais de coupure cyclique de la polarisation, avec des durées allant de 10 minutes à quelques heures, ont ainsi été effectués avec succès.

Si un film de dioxyde d'étain n'ayant jamais été polarisé est plongé dans de l'eau de mer, il tend à se recouvrir d'un biofilm. En revanche, si ce film a été préalablement soumis à une polarisation anodique de durée suffisamment longue avec production de chlore, il conserve un caractère antisalissure après interruption de la polarisation imposée. Ce mode de protection passif a une durée de vie limitée, mais elle peut cependant atteindre plusieurs jours.

Parallèlement à ces travaux sur le verre, les chercheurs étudient la possibilité de déposer un film de dioxyde d'étain conducteur sur des substrats polymères transparents(2) par une technique de dépôt en phase vapeur assisté par plasma (PACVD)(3). Ces études ouvrent à moyen terme des perspectives d'application pour la conception de parois d'aquarium autonettoyantes.

Note :

(1) : Hubert Cachet, Guy Folcher, Bernard Tribollet, Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques, CNRS - Université Pierre et Marie Curie ; Dominique Festy Ifremer, Centre de Brest, Service Matériaux et Structures
(2) : comme le PMMA (Polymethylmethacrylate)
(3) : Cette action est menée en collaboration avec le Laboratoire de Génie des Procédés Plasma et Traitement de Surface (UPRES Université Pierre et Marie Curie - Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris)

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