Étude de la dynamique de croissance de revêtements nanostructurés multifonctionnels sur le bois par plasmas froids à la pression atmosphérique
L’objectif de cette thèse est de réaliser une étude fondamentale de pointe des plasmas destinés au dépôt de revêtements nanostructurés fonctionnels sur le bois. Un accent particulier est porté sur les décharges à barrière diélectrique (DBD) à la pression atmosphérique qui ne nécessitent aucun système à vide coûteux et qui s’allient donc plus facilement avec une approche industrielle de production à la chaine. Tout au long de nos recherches, nous avons réalisé que les dépôts sur substrats de bois présentent beaucoup plus de défis scientifiques et technologiques que les procédés sur substrats conventionnels. Ceci s’explique notamment par la micro et nanostructure tout à fait unique de ce matériau qui modifie non seulement les propriétés physico-chimiques du plasma mais aussi la dynamique de croissance des couches minces.  Dans ce contexte, à partir de mesures électriques et spectroscopiques couplées aux prédictions d’un modèle collisionnel-radiatif, nous avons d’abord pu étudier l’influence de la présence de substrats de bois sur la physique des DBD. Dans le cas du plasma d’hélium, nous avons notamment mesuré les effets du dégazage du substrat sur l’évolution de la température des électrons et de la densité des atomes dans un niveau métastable. Nous avons aussi démontré que la décharge pouvait se « localiser » sur certaines régions du substrat, un effet attribué à des variations spatiales de densité d’atomes dans le substrat qui influencent directement la tension appliquée localement au gaz, et par conséquent, les valeurs locales du courant de décharge. Par la suite, nous avons étudié l’ajout d’un précurseur organosilicié dans le plasma pour le dépôt chimique en phase vapeur. Nous avons noté que la surface devient hautement hydrophobe avec des angles de contacts supérieurs à 130° dû au dépôt de fragments organosiliciés. De plus, ces revêtements présentent une excellente stabilité dimensionnelle, un résultat fort prometteur pour les applications. En présence d’effets de dégazage, nous avons toutefois noté que les revêtements présentaient une couche interfaciale de SiOx, ouvrant ainsi la voie au dépôt de revêtements multifonctionnels : des propriétés barrières données par la couche de SiOx et des propriétés hydrophobes fournies par la couche SiOCH. Finalement, nous avons tenté d’intégrer ce savoir et savoir-faire dans le domaine des plasmas froids à la pression atmosphérique pour développer des revêtements en configuration de jet de plasma plutôt que par exposition directe au plasma.
Décharge à barrière diélectrique Plasmas à la pression atmosphérique Modèle collisionnel-radiatif Revêtements multifonctionnels Bois