Dépôt de dioxyde de titane sur des produits techniques de grande consommation

Avec le projet PLASMONWIRE « Atmospheric pressure PLASMA deposition of PLASMONIC coatings ON a WIRE substrate », financé par le Fonds National de la Recherche, les chercheurs du Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) se sont penchés pendant trois ans sur la synthèse à la pression atmosphérique de dépôts fonctionnels à base de dioxyde de titane (TiO₂). Ce composé chimique, largement utilisé sous forme de poudre dans le domaine de la cosmétique, de l’alimentaire ou bien encore de la chimie peut trouver d’autres applications s’il est synthétisé sous forme d’un dépôt sur une pièce fonctionnelle. Certes des techniques existent, mais elles nécessitent de chauffer la pièce à revêtir au-dessus de 150°C et de manipuler des nanoparticules pour réaliser son dopage. De plus, elles ne peuvent pas toujours être industrialisées car elles ne sont pas assez productives vu leurs faibles vitesses de dépôt.

Déposer le TiO₂ en une seule étape

Avec PLASMONWIRE, désormais arrivé à son terme, les chercheurs spécialisés en ingénierie des procédés et prototypage ont pu mettre au point une méthode de synthèse par voie chimique capable de produire en une seule étape des dépôts de TiO₂ pouvant être dopés par différents autres éléments chimiques. Cette méthode, qui se réalise par plasma à la pression atmosphérique, peut produire des couches de l’ordre de 100 nanomètres d’épaisseur avec des tailles de grain nanométriques et des structures cristallographiques de type anatase. Ces dépôts fonctionnels peuvent se réaliser sur des substrats sensibles thermiquement comme des polymères et avec de grandes vitesses de dépôt.

Un démonstrateur a été mis au point  pour revêtir en continu des fibres optiques d’un film photocatalytique actif dans une large gamme de longueur d’onde grâce à son dopage. Ainsi, il est maintenant possible d’envisager de traiter des milieux liquides ou gazeux dans des environnements qui ne sont pas accessibles par un éclairage externe.

Une possible application pour la decontamination de l'eau

Au cours du projet, une possible application du matériau revêtu pour la décontamination de l’eau a été réalisée en partenariat avec les chercheurs du LIST spécialisés en innovation environnementale. Ensemble, ils ont pu établir des cinétiques de dégradation d’une eau polluée par un antibiotique (sulfamethoxazole) en fonction de la surface active de différents dépôts TiO₂ nanocomposites dopés.

Enfin, ce projet a permis à l’équipe de produire 7 publications scientifiques, 2 brevets déposés et une thèse menée en partenariat avec l’University College London (UCL).