Système antifouling piézoélectrique résonant
Résumé
Toute surface immergée dans un liquide et particulièrement dans l'eau de mer est sujette à l'adhésion d'organismes qui peuvent être des bactéries et d'autres microorganismes, des algues ou encore des mollusques. Ce phénomène est connu sous le nom de biofouling. Un des problèmes majeurs lié à ce phénomène est la dégradation des mesures prises en milieu marin par des capteurs évaluant par exemple la turbidité ou la fluorescence. Pour pallier à ce problème, nous proposons une solution antifouling protégeant le hublot de capteurs immergés en utilisant une membrane polymère piézoélectrique vibrante. La Figure 1 donne une vue schématique du système. La membrane piézoélectrique a été dimensionnée en utilisant le logiciel de calcul par éléments finis COMSOL, afin d'obtenir la plus forte amplitude de vibration possible. Des membranes ont par la suite été réalisées en collant des actionneurs piézoélectriques annulaires en PZT (PIC155 de chez PI) sur une feuille en poly carbonate (PC) de 250 µm d épaisseur. Des connexions électriques ont été soudées pour appliquer le signal d'actionnement via un générateur de signaux. Les membranes ont été préalablement caractérisées à l'aide d un vibromètre laser, afin de vérifier leur bon fonctionnement. Comme prédit par la simulation, une fréquence de résonance de 950 Hz a été mesurée. A cette fréquence, une importante amplitude de déformation de 8 µm est mesurée sous une tension de seulement 10 V. Ces membranes ont été intégrées à une plaque multi-puits permettant des tests de laboratoire sur la bactérie marine TC8 (Pseudoalteromonas lipolytica), qui a été isolée dans la baie de Toulon. La plaque multi-puits a été placée dans un incubateur Excella E24 à 20°C pendant 16 heures, et 6 des membranes ont été mises en vibration. Les tests ont montré que les vibrations réduisent l'adhésion des bactéries de 96 ± 8 % au centre de la membrane, où l'amplitude de vibration est la plus importante (Figure 2). Enfin, des membranes ont également été intégrées à un système apte à être immergé dans la rade de Toulon, en mer Méditerranée. Cette première campagne d'évaluation in situ a montré que notre système antifouling permet de décaler d une semaine l'encrassement de la fenêtre optique (Figure 3). L'optimisation du signal d'actionnement permettrait d'obtenir un effet antifouling plus long en mer, mais ces premiers résultats prouvent le potentiel de notre solution antifouling vibratoire.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)