Ce sujet combine les concepts de l’ingénierie des surfaces et ceux de la caractérisation multi-physique pour développer de nouvelles propriétés fonctionnelles à la surface des matériaux. L’action «Rayonnement et transfert de chaleur à l’échelle nanométrique» a abordé la possibilité d’améliorer l’émissivité thermique des matériaux en combinant des techniques de texturation de surface à l’échelle nanométrique et des caractérisations et simulations thermiques spécifiques. Une thèse de doctorat et un post-doc ont étudié l’optimisation des réseaux micrométriques 1D régis sur des matériaux polaires qui supportent les phononpolaritons de surface. En exploitant les données expérimentales des fonctions diélectriques à différentes températures, cette action a permis d’une part d’obtenir des sources thermiques cohérentes et d’autre part d’optimiser les structures de refroidissement radiatif.
Dans le domaine de la science des matériaux, ce sujet a également permis d’explorer (i) l’ingénierie nanomécanique des surfaces monocristallines et la transition d’échelle dans les mousses métalliques (en collaboration avec l’Université de Houston), (ii) la connaissance des structures atomiques à la surface libre des matériaux cristallins. Cette dernière question présente un défi majeur pour conférer de nouvelles propriétés physiques pertinentes aux matériaux, par exemple en contrôlant les reconstructions atomiques ou les nanostructures. Dans ce contexte, il a été démontré à la fois expérimentalement et par des simulations dynamiques moléculaires, que le motif en chevron dans Au (111), dépend fortement de la largeur de la terrasse atomique et que l’émergence de dislocations à la surface libre peut déstabiliser son organisation.La texturation de surface est également un moyen de réduire le frottement dans les contacts lubrifiés. Plusieurs textures de surface ont été conçues pour atteindre ce type de régime de mouillage sur un matériau initialement hydrophobe (PTFE). Certains d’entre eux ont été usinés avec succès avec le FIB et avec un laser femto-seconde et se sont révélés super-hydrophobes. La caractérisation de la longueur de glissement et du comportement de frottement en condition de lubrification a utilisé un tribomètre nouvellement conçu et les résultats ont été comparés à des simulations théoriques basées sur l’équation de Reynold.
Enfin, ce thème a également été ouvert à des études hors du spectre habituel du Pprime Institute: les avantages de la texturation pour l’électrocatalyse ont fait l’objet d’un post-doc, qui a fonctionnalisé des plaques 2D en carbure de titane (dites MXenes), en étroite collaboration entre l’Institut Pprime et l’IC2MP (Université de Poitiers). Ces travaux ont porté sur la synthèse et la caractérisation des composites MXene pour contrôler leur fonctionnalisation, comprendre leurs hétérogénéités d’hydratation cristalline et les synthétiser
