1. Repères – Nanomatériaux Cette note de synthèse donne une définition du terme « nanomat ériaux b, présente quelques exemples d’applications des nanomatériaux et présente quelques atouts des nanomatériaux en termes de potentiel d’innovation. 1 . 1. Définition Les nanomatériaux p Ve, mposés ou constitué tout ou en partie d org me des matériaux co apportent des propriétés nouvelles et specitiques de l’échelle nanométrique (typiquement entre 1 et 100 nm).
En effet à cette dimension proche de l’échelle des atomes, les lois de la physique quantique deviennent prépondérantes devant les lois de a physique classique, qui régissent le comportement de la matière à l’échelle macroscopique. Les structures nanométriques ouvrent la voie à la synthèse de nouveaux matériaux présentant des propriétés mécaniques, électriques, magnétiques, optiques et cat alytiques originales ou offrant des combinaisons de ces propriétés, et qui peuvent différer des comportements observés sur le même matériau à une échelle différente.
Les nanomatériaux peuvent être classés en trois grandes métalliques, d’oxydes métalliques… ), tubes (nanotubes de carbone, nanotubes de nitrure de bore… ) ou encore de eulllets/plaquettes (nano-argile„. ). Ces formes sont dictées par la technique et la méthode de synthèse et sont choisies en fonction de l’utilisation ultérieure. o ur certaines utilisations, ces nano- objets « isolés » ne nécessitent pas de structuration particulière et peuvent être employés directement : par exemple, lorsqu’ils jouent le rôle de catalyseurs chimiques, de marqueurs anti- contrefaçon, de traceurs pour le marquage cellulaire, d’agents de contraste en imagerie medicale.. En fonction de leur futur utilisation, les nano- objets sont conditionnés sous forme de poudre sèche, e dispersion dans une solution liquide (eau, solvant, encre, peinture… ou dans un solide (principalement des polymères), on parle dans ce cas de mélange maitre. Les matériaux nanostructurés en surface regroupent les matériaux dont la surface a été structurée (fonctionnalisée) avec des nano objets, les matériaux recouverts avec un revêtement nanocomposite et les matériaux recouverts par un empilement de nanocouches (nanofilms). L’objectif est de doter la surface de nouvelles propriétés/ fonctionnalités telles que améliorer la résistance mécanique (dureté, résistance à l’abrasion… , la ésistance à l’oxydation, moduler les propriétés d’adhérence (revêtements hydrophobes), les propriétés optiques ou électroniques… nanostructuration est élaborée à l’aide de techniques de dépôts physiques (PVD : physical vapor deposition) ou par voie chimique (CVD : chemical vapor depositio n, voie électrochimique, dépôt sol- gel). ctrochimique, dépôt sol- Les matériaux nanostructurés en volume présentent une structure intrinsèque à Péchelle nanométrique.
Parmi ces nanomatériaux, on retrouve les nanoco mposites dans lesquelles les nano- objets sont incorporés dans une matrice (polymère, métallique, éramique, verre… ) ; les matériaux nanoporeux ; les céramiques et métaux nanostructurés (contenan t des grains de l’ordre de quelques nanomètres, des réseaux nanocristallins) Leur structuration interne leur permet de bénéficier des propriétés spécifiques liées à l’échelle et/ou d’une grande surface spécifique (grande surface d’échange).
Les nanomatériaux, fabriqués au cours des activités de recherche ou dans le cadre industriel, ne doivent pas être confondus avec les particules de taille nanométrique non manufacturées intentionnellement, qui com rennent l’ensemble des particules d taille inférieure à 100 nm pac;F3CFB ion minérale. En effet mises sous forme de grains de diamètre de l’ordre de 50-100 nm, elles présentent une bonne absorption des UV tout en diffusant également cette gamme de rayonnement afin d’éviter que les I_JV atteignent la peau.
Le contrôle de la taille et de la forme des particules permet de contrôler la gamme de rayonnement de diffusion afin qu’elle ne s’étende pas jusqu’au domaine de la lumière visible. La crème est ainsi transparente à la lumière visible et ne laissent donc pas de traces blanches sur la p eau, défaut « esthétique » des filtres olaires minéraux de premières générations. Le dioxyde de titane constitue également un photocatalyseur efficace. Il est utilisé pour apporter des fonctionnalités autonettoyantes aux surfaces (verres, céramiques, polymères).
Sous illumination, le dioxyde de titane se divise en espèces ioniques qu i peuvent ensuite réagir avec l’eau adsorbée et avec les substances organiques, d’où le pouvoir autonettoyant des dépôts de nanoparticules de Ti02. Le secteur du BTP utilise ce phénomène pour fabriquer des mortiers utilisés en revêtements de façade, ainsi la Cité de la Musique à Chambéry t l’église Dives in Misericordia ? Rome ont été construites à l’aide de ciment autonettoyant.
Outre les propriétés d’autonettoyage des surfaces, il a été remarqué que ces bétons et mortiers chargés en nanoparticules de Ti02 permettaient Félimination des oxydes d’azote (NOx) et donc jouai ent aussi le rôle de dépolluant de l’air. Autres nanoparticules largement employées aujourd’hui : les nanoparticules de silice, qui entrent dans la composition des pneumatiques (nanosilice précipitée amorphe). Elles substituent une partie du noir de ca quement utilisé. L’ajout PAGF
