Le dioxyde de titane sera l’un des ingrédients majeurs de la prochaine innovation dans le monde de la téléphonie mobile : des smartphones autonettoyants. Mais pas que, puisqu’il entrera également dans la composition de fenêtres et autres surfaces autonettoyantes.
Même si cela paraît relever de la science-fiction, l’idée d’un matériau autonettoyant n’est pas nouvelle. Des revêtements hydrophobes (imperméables à l’eau) aux substances qui repoussent les molécules huileuses, de nombreuses méthodes permettent de produire des matériaux autonettoyants. Et le dioxyde de titane (TiO2) est en passe de devenir le chef de file des substances autonettoyantes.
Ajouter des nanoparticules de dioxyde de titane à un matériau peut lui conférer des propriétés autonettoyantes, car ce composé est, sous cette forme, un photocatalyseur; grâce à l’action de la lumière, il initie une réaction chimique qui vient à bout de la poussière et de la saleté.
Comment les smartphones autonettoyants exploitent l’énergie du soleil
Le rayonnement solaire est l’ensemble des ondes électromagnétiques émises par le soleil, y compris les ultraviolets (UV), les infrarouges et la lumière visible. La plupart des UV sont filtrés par les différentes couches de l’atmosphère avant d’arriver sur Terre, mais une infime partie nous parvient.
Quand ces UV atteignent le dioxyde de titane, ils causent une réaction électrochimique qui active le composé, produisant des radicaux libres.
Les radicaux libres peuvent décomposer les polluants et dégrader les micro-organismes, les bactéries, les champignons et les virus avant de se disperser.
Des surfaces à nettoyabilité accrue
En outre, comme le fait remarquer le Professeur Michael Vergöhl de l’institut allemand Fraunhofer IST, «si vous appliquez une fine pellicule de dioxyde de titane sur une surface en verre, comme l’écran d’un smartphone, les traces de doigts et de gras disparaissent peu à peu de l’écran, sans aucune intervention extérieure.»
Cela signifie donc qu’un revêtement composé de nanoparticules de TiO2 peut faciliter le nettoyage manuel et permettre de nettoyer plus efficacement les surfaces difficiles à nettoyer, comme les fenêtres d’un gratte-ciel.
Les chercheurs du monde entier s’intéressent à la création de revêtements qui pourront servir à différentes applications, des fenêtres d’immeubles qui bénéficient d’une excellente luminosité naturelle aux surfaces de travail que l’on retrouve dans les hôpitaux, sans oublier les cuisines qui pourraient être exposées aux rayons UV. L’entreprise canadienne NanoFixIt a mis au point un liquide protecteur d’écrans grâce aux propriétés autonettoyantes du TiO2.
Des applications révolutionnaires
Il est également possible d’intégrer les particules aux tissus pour créer des vêtements aux propriétés autonettoyantes. Des revêtements en dioxyde de titane pourraient aussi être utilisés sur des meubles de jardin qui, à force de rester dehors l’hiver, deviennent vite sales ; le simple retour des beaux jours permettrait alors de les nettoyer, selon les chercheurs de Fraunhofer.
Mais que se passe-t-il quand le soleil n’est pas au rendez-vous ? De nombreuses études suggèrent que l’ajout d’autres éléments pourrait accroître l’efficacité des nanoparticules.
«En quelques décennies, nous avons assisté à des progrès scientifiques impressionnants qui ont permis d’augmenter les propriétés d’absorption de la lumière visible par le TiO2. En dopant différents éléments chimiques, tels l’azote, le soufre et la fluorine, nous sommes parvenus à accroître l’efficacité des matériaux lorsque le ciel est voilé», explique Mallikarjuna Nadagouda, chercheur à l’Agence américaine de protection de l’environnement.
M. Nadagouda et ses collègues ont publié un article dans lequel ils passent en revue les publications traitant du TiO2. Ils en ont conclu que les surfaces antibactériennes composées de TiO2 pourraient être utilisées dans les hôpitaux, ainsi que dans le secteur de l’agro-alimentaire, de la céramique et de la construction.
Une technologie en cours de développement
Le dioxyde de titane, lorsqu’il est soumis à un éclairage ultraviolet comme celui émis par le soleil, subit un processus d’oxydation avancée (POA) permettant le traitement des eaux.
Les techniques d’oxydation avancée permettent de traiter efficacement les eaux usées, mais M. Nadagouda estime qu’elles doivent être perfectionnées avant que leur application puisse être élargie. Il faut notamment s’employer à prévenir l’émission de TiO2 des surfaces et matériaux qui en contiennent et apprendre à mieux maîtriser ses propriétés autonettoyantes uniques.
«Le consensus est qu’une fois ces problématiques résolues, les champs d’application du TiO2 seront élargis de façon concrète à de nombreux secteurs», conclut M. Nadagouda.
