Ecoresponsible Functional Antimicrobial Surfaces

Abstract

Le développement des biofilms sur les surfaces des matériaux immergés en milieu marin pose un problème économique et environnemental majeur. Ce phénomène, dû à l'adhésion progressive de micro-organismes, augmente la friction hydrodynamique et altère les matériaux. Les revêtements antifouling existants, souvent à base de biocides, sont de plus en plus réglementés pour leur toxicité. Cette thèse explore une alternative durable en développant des revêtements hybrides à base de réseaux interpénétrés, optimisés pour limiter l'adhésion biologique sans substances toxiques. Les travaux portent sur la conception, la synthèse et la caractérisation de nouveaux revêtements, évalués en conditions contrôlées et semi-naturelles. Des monomères méthacrylates et précurseurs siliciques ont été utilisés pour ajuster les propriétés physico-chimiques des films déposés par dip-coating. Leur performance a été étudiée via des techniques avancées (résonance magnétique nucléaire, nano-indentation, ellipsométrie) et des essais in vivo en aquariums d'eau de mer. Les résultats ont permis d'identifier des formulations intéressantes, offrant une réduction importante de l'adhésion biologique tout en respectant les exigences environnementales. Ces travaux ouvrent la voie à des revêtements antifouling plus durables et performants.The development of biofilms on submerged materials' surfaces in marine environments presents a major economic and environmental challenge. This phenomenon, caused by the progressive adhesion of microorganisms, increases hydrodynamic friction and degrades materials. Existing antifouling coatings, often biocide-based, are increasingly regulated due to their toxicity. This thesis explores a sustainable alternative by developing hybrid coatings based on interpenetrating polymer networks, optimized to limit biological adhesion without toxic substances. This research focuses on the design, synthesis, and characterization of new coatings, evaluated under controlled and semi-natural conditions. Methacrylate monomers and silane precursors were used to adjust the physicochemical properties of films deposited by dip-coating. Their performance was assessed using advanced techniques (nuclear magnetic resonance, nanoindentation, ellipsometry) and in vivo tests in seawater aquariums. The results have identified promising formulations, offering an encouraging reduction in biological adhesion while complying with environmental requirements. This work paves the way for more durable and efficient antifouling coatings