Development of a Durable Thin-on-Thick Icephobic Coating System for Aerospace Applications

La formation de glace sur les composants des aéronefs est un problème majeur dans l'aviation depuis ses débuts et continue de nuire à ce secteur aujourd'hui. La cause principale de la formation de glace est les gouttelettes en surfusion qui se trouvent suspendues dans les nuages. La basse température de l'air à haute altitude et l'absence de sites de nucléation dans les nuages permettent aux gouttelettes d'eau de se refroidir jusqu'à -40 C sans jamais geler. Ces gouttelettes sont dans un état très instable et vont se geler presque instantanément à la surface d'un avion qui vole dans ce type de nuage. Le givrage des avions diminue la portance tout en augmentant le poids, la traînée et la consommation de carburant. Cela peut également faire en sorte de geler les pièces mobiles ensemble ou de bloquer les entrées d'air, provoquant des pannes mécaniques et même des accidents. Bien qu'il existe des solutions actives de prévention et d'élimination de la glace, celles-ci ajoutent du poids et de la complexité à l'aéronef, et ne sont pas compatibles avec tous les composants. Pour cette raison, une solution passive est souhaitable. De nombreuses stratégies ont été proposées pour développer des surfaces antigel, et parmi celles-ci, l'utilisation de surfaces superhydrophobes est l'une des plus prometteuses. Les surfaces superhydrophobes sont extrêmement hydrofuges, permettant à l'eau de rouler sur leur surface comme une bille sur du bois. Il a été démontré qu'ils retardent la formation de glace sur les surfaces et réduisent l'adhérence de la glace formée. Le principal obstacle à l'utilisation des surfaces superhydrophobes est leur faible durabilité. Le but de ce travail est de développer un revêtement durable qui démontre de la glaciophobicité à travers de la superhydrophobicité. Ceci est réalisé en utilisant un système de revêtement « mince-sur-épais » qui consiste en un revêtement épais de TiO2 ( 50 um) déposé par projection plasma en suspension, et une superposition de couches minces déposées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma. Il a été démontré dans des travaux antérieurs que le revêtement de TiO2 par projection plasma en suspension présentait une rugosité hiérarchique et qu'il était superhydrophobe lorsqu'il était recouvert d'une couche de finition hydrophobe. La superposition de couches minces est constituée de trois couches: une couche inférieure en SiNx de 150 nm, pour une adhérence améliorée, une couche intermédiaire DLC: SiOx à 250 nm à dureté et mouillabilité réglables, et une couche de finition de 100 nm d'hexaméthyldisiloxane polymérisée au plasma qui est souple, mais très hydrophobe.