Textiles de protection fonctionnalisés auto-décontaminants vis-à-vis d'agents chimiques associant des propriétés photocatalytiques et d'adsorption/filtration

Self-decontaminating functionalized protective textiles toward toxic agents with photocatalytic and adsorption/filtration properties

• Auteur / Autrice : Pauline Barrois
• Direction : Valérie Keller, Gero Decher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique des matériaux
• Date : Soutenance le 25/06/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Clément Sanchez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Bégin-Colin, Rose-Marie Sauvage
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hynd Remita, Regine, von Klitzing

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agents chimiques (munitions)

Textiles et tissus à usages techniques

Absorbants et adsorbants

Photocatalyse

Couches minces

Mots clés libres

Photocatalyse

TiO2

Graphène

Nanodiamant

Charbon actif

Couche par couche

Photocatalysis

TiO2

FLG

Nanodiamond

Activated carbon

Layer by layer

Résumé

Ce projet s’inscrit dans la contribution à l’élaboration de tenues de protection vis-à-vis d’agents chimiques de guerre : les combinaisons actuelles ont un rôle de barrière, qui stoppent le contaminant sans le dégrader, conduisant à un risque de contamination croisée accru. L’idée novatrice est de recouvrir ces textiles avec une couche intelligente multifonctionnelle et transparent associant un composé actif (TiO2, capable de photo-oxyder les composés toxiques sous irradiation à température ambiante) à un composé passif (nanostructures carbonées, permettant de stocker temporairement les produits de réaction ou le contaminant en cas de manque de lumière ou de pic de contamination). L’étude a commencé sur surfaces modèles afin d’optimiser l’association par assemblages par la méthode Layer-by-Layer (LbL) des différents éléments à savoir, TiO2 à un polymère (PDDA), à du graphène, à du charbon actif ou encore à des nanodiamants. L’efficacité photocatalytique de cette couche sur la dégradation d’un simulant gazeux du gaz moutarde a été testée. Les meilleures revêtements ont ensuite été transférés sur textile et leur efficacité évaluée sur un simulant liquide du gaz Sarin. Des études plus spécifiques ont également été menées pour comprendre l’influence des différents constituants et de l’épaisseur sur l’efficacité photocatalytique du film. Le renforcement de ces textiles fonctionnels contre des contraintes d’abrasion et de lavage a aussi été étudié, ainsi que sa régénération après tests photocatalytiques.

This project is focused on the elaboration of protective suits against Chemical Warfare Agents. Indeed, the suits currently used mainly act as physical barriers, without any degradation of the toxic molecules, thus increasing cross-contamination risks.The original idea is to functionalise textile fibers with a multifunctional, multicomponent and transparent smart layer, combining active components (TiO2, for photo-oxidation of toxic agents under irradiation at room temperature) to passive components (carbon nanostructures, in order to temporary stock the reaction products or the contaminant in case of lack of irradiation or of high contamination level). The study begins on model surfaces, in order to optimise Layer-by-Layer (LbL) association of TiO2 with polymer, graphene, activated carbon, or nanodiamonds. The photocatalytic efficiency of the layer was evaluated towards the degradation of a gaseous mustard gas simulant. The best functionalisations were then transferred to textile and their photocatalytic efficiency were evaluated towards the degradation of a liquid simulant of Sarin gaz. Some detailed results were obtained in order to understand the impact of the different components and of the thickness of the films on the activity. Textiles reinforcement against abrasion and washing were also studied, as well as their regeneration after photocatalytic tests.