Conférence Texturation Laser sur ICALEO

16 au 20 octobre 2016 - San Diego (USA)

A l'occasion d'ICALEO, le congrès international sur les applications des lasers et électro-optique, Camille HAIRAYE, doctorante à IREPA LASER, présentera ses travaux sur la texturation de surface par laser impulsionnel ultrabref dans l'objectif de créer des surfaces superhydrophobes.

À propos de l'évènement :

  • Date : du 16 au 20 octobre 2016
  • Thèmes : traitement des matériaux par laser, micro-usinage laser, nanofabrication
  • Lieu : Sheraton San Diego / San Diego CA (USA)
  • Participants : des chercheurs dans le milieu académique aux industriels intéressés par la technologie laser

Plus d'informations : www.lia.org/conferences/icaleo

Conférence « Laser Microprocessing » - 19 octobre

Session « Microprocessing for Biological Applications »

Résumé de la conférence :

« Contrôle de la mouillabilité d’acier inoxydable par texturation de surface avec un laser à fibre femtoseconde de haute puissance »

La modification des propriétés de surfaces métalliques par texturation laser est le sujet de nombreuses études depuis plusieurs années. Sous irradiation laser, la rugosité de la surface est modifiée. Cela s’accompagne d’un changement de la mouillabilité de la surface, autrement dit d’un changement dans son comportement vis-à-vis d’un liquide.

Le but de ceci est de pouvoir créer des surfaces pouvant par exemple piéger et guider des fluides pour des applications de microfluidiques, ou au contraire totalement repousser les liquides et créer des surfaces superhydrophobes, aux propriétés anti-adhérentes, autonettoyantes, antibactériennes ou antigivrantes, pour des applications dans le domaine biomédical ou aéronautique.

C’est dans ce contexte que s’inscrivent ces travaux de recherche sur la modification et le contrôle de la mouillabilité d’échantillons d’acier inoxydable par texturation laser, au moyen d’une source impulsionnelle ultrabrève.

Le dispositif utilisé est un nouveau type de laser impulsionnel femtoseconde à fibre permettant d’atteindre des taux de répétition très élevés pour des puissances moyennes importantes, développé par la société française Amplitude Systèmes. Ce système laser est intégré dans une plateforme de micro-usinage mise au point par la société belge Optec SA. Cette plateforme permet de contrôler le faisceau laser arrivant sur l’échantillon.

L’objectif est de créer une rugosité de surface à double échelle (micro et nanométrique) sur la surface de l’échantillon d’inox, en s’inspirant de la structuration de la feuille de lotus [Figure a et b]. La surface du matériau est irradiée suivant un motif particulier pour créer des micro-collines, sur lesquelles s’auto-organisent des nanostructures [Figure c]. Les surfaces ainsi texturées présentent un comportement superhydrophobe au bout de quelques jours, et qui reste stable dans le temps [Figure d].

Cette méthode de texturation permet d’obtenir une vitesse surfacique de traitement du matériau de 2,25 mm²/s à un taux de répétition de 50 kHz. Dans le but d’optimiser le procédé de fabrication et d’en augmenter le rendement, il est possible d’utiliser les capacités qu’offre le système laser en augmentant le taux de répétition de travail.

Malgré le régime athermique caractérisant les sources femtosecondes, une augmentation de la fréquence des impulsions laser entraîne une accumulation énergétique dans le matériau et donc une dégradation de la topographie mise au point précédemment. Un travail sur les conditions énergétiques est alors nécessaire et permet de retrouver la géométrie des microstructures. Il est alors possible d’atteindre des vitesses surfaciques d’usinage de 18 mm²/s à une fréquence de 500 kHz.

Il faut toutefois avoir conscience que la topographie de la surface n’est pas le seul paramètre à prendre en compte pour la modification de la mouillabilité d’une surface texturée par laser. L’évolution chimique de la surface est également un élément clé dans ce processus et nécessite des recherches approfondies.

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