Résistance à l’humidité

Vue d’ensemble

L’exposition à l’humidité, à la cire et à d’autres corps étrangers dégrade la performance des aides auditives au fil du temps. Le problème risque d’être exacerbé chez les patients menant une vie très active (« baby-boomers » et enfants, par exemple).
Les causes courantes des pannes dues à la pénétration d'humidité, de sueur et d'autres corps étrangers sont les suivantes :

  • occlusion des voies acoustiques, telles que les ports acoustiques ;
  • transducteurs et composants mécaniques tels que les interrupteurs endommagés ;
  • fuite et corrosion de la pile zinc-air ;
  • défaillances des circuits en raison de dommages à la couche protectrice et aux joints à brasure tendre.

Il a toujours été difficile de protéger les piles et les circuits électroniques contre la pénétration d’humidité. Pour gérer cette situation, on a souvent fait appel à des barrières, des joints toriques, des tissus hydrophobes et des mousses hydrofuges. Ces techniques sont le plus souvent appliquées au logement de la pile, aux soudures du boîtier, aux micros et aux écouteurs. Mais elles ne sont pas toujours pratiques en raison de contraintes de taille. De plus, les dommages, tels que coupures ou déchirures, que peuvent subir ces étanchéités physiques risquent d’en annuler l’effet protecteur. Les tentatives de prévention des dégâts liés à l’humidité à l’aide de tissus et de mousses transparents acoustiquement mais hydrophobes ont donné de meilleurs résultats car ces matières réduisent la quantité de substances indésirables susceptible d’atteindre les transducteurs. L’efficacité de ces méthodes utilisées seules s’est néanmoins avérée insuffisante.

Les limites des barrières à l’humidité sont les suivantes :

  • dégradation de la performance de la barrière au fil du temps nécessitant un remplacement fréquent ;
  • difficulté à fixer le tissu acoustique de manière fiable en raison de la miniaturisation du mécanisme protecteur ;

dégradation de la transparence acoustique au fil du temps due à la condensation des gouttelettes d’eau à la surface du tissu.

Revêtement nanostructuré hydrophobe et superhydrophobe

Une solution pour améliorer la résistance à l’humidité par rapport aux approches traditionnelles consiste à appliquer des revêtements nanostructurés hydrophobes aux aides auditives. Les propriétés hydrophobes de végétaux comme le lotus donnent une idée du comportement de ce type de revêtement. Celles de la feuille de lotus jouent le rôle de mécanisme d’autonettoyage. Les gouttelettes d’eau tombent des feuilles entraînant avec elles les particules et la boue. Cet effet autonettoyant, ou Effet lotus, est dû à la rugosité de la surface de la feuille (composée de papilles de l’ordre du micromètre) et à l’hydrophobie intrinsèque de la couche cireuse qui recouvre ces papilles. La rugosité renforce la nature naturellement déperlante de la surface ainsi que son hydrophobie.

Les bonnes propriétés hydrophobes d’une surface solide dépendent de deux facteurs : son énergie et sa morphologie. L’énergie de la surface influe sur l’interface entre le liquide et la surface solide en jouant sur les forces d'attraction au niveau moléculaire. Quand un liquide entre en contact avec une surface solide, ses molécules peuvent être plus fortement attirées par celles de la surface qu’entre elles. Cette situation affecte son degré d’hydrophobie.

Par ailleurs, l’altération de la morphologie de la surface à l’échelle microscopique ou nanoscopique peut autoriser la formation d’une couche d’air dans les espaces sur la surface de contact. Cette couche d’air est représentée dans la figure 1 sous forme de vides dans la surface noire. Cette rugosité de la surface joue un rôle crucial car elle est à l’origine des propriétés hydrophobiques. Le panneau A de la figure 1 représente une gouttelette d’eau qui humidifie totalement une surface rugueuse. C’est ce que l’on appelle « l’état Wenzel ». Dans cet état, la gouttelette d’eau laisse une trace humide pendant qu’elle glisse et s’étale, ce qui peut avoir un effet indésirable sur l'aide auditive. À l’inverse, une gouttelette d’eau qui repose sur la couche d’air au sein de la surface rugueuse se trouve en « état Cassie ». Comme le montre le panneau B de la figure 1, la gouttelette d'eau reste sur la surface et risque moins d'y adhérer. Une gouttelette d’eau en état Cassie glisse facilement d’une surface sans laisser d'humidité résiduelle.

 

Wenzel State Cassie State
(a) État Wenzel (b) État Cassie
Figure 1.Comparaison des comportements d'une gouttelette de liquide sur une surface rugueuse


Il est possible d’obtenir l'Effet lotus, ou état Cassie, artificiellement en introduisant des rugosités sur une surface à l’échelle nanoscopique (par exemple, forêt de nanotubes, nanoparticules ou attaque chimique). Ce revêtement de surface peut s’appliquer à l’aide d’un traitement photochimique ou plasmatique sans danger. Les travaux de développement extensifs des chercheurs de Starkey Laboratories ont débouché sur la technologie de revêtement nanostructuré baptisée Advanced Hydrashield, laquelle confère aux aides auditives une surface hydrophobe qui les protège de la pénétration d’humidité.

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