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Apm Nanotech Partie 3

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En général 3 grandes familles de nanomatériaux  : - les nano-objets (nanoparticules,  nanofibres,…) - les matériaux nanostructurés en surface - les matériaux nanostructurés en volume Changement des propriétés physiques d’un matériau lorsqu’on passe de l’état massif à l’état nanométrique caractéristiques inédites permettant des innovations de rupture dans de nombreux  domaines
Surface d’une feuille de lotus Surfaces autonettoyantes : effet lotus Surface artificiellement nanostructurée
Textiles hydrophobes :  imperméabilisation par nanostructuration des fibres
En remplaçant dans les vernis les classiques molécules polymères par des réseaux à base de nanoparticules de céramique, on peut tripler leur résistance à la rayure, prolongeant d'autant l'éclat de la peinture Certains constructeurs voient déjà beaucoup plus loin, en concevant des peintures qui englobent de microscopiques cellules solaires : la carrosserie pourrait alors recharger la batterie quand la voiture est à l'arrêt Des peintures pourraient changer de couleur en fonction de l’éclairage La manipulation atomique permet aux industriels de faire des miracles.  La preuve : des peintures de voiture hyperrésistantes  aux  rayures
Des nanoparticules viennent enrober les fibres afin de rendre le tissu le plus dense possible. Il en devient imperméable à l'eau et au gras.    La société américaine Nano-Tex, spécialiste de l'utilisation des nanotechnologies pour améliorer les propriétés des textiles, s'est déjà  diversifiée dans le tissu d'ameublement. Les possibilités sont multiples puisque le textile trouve des applications dans de nombreux secteurs industriels Des vêtements jamais tachés... le rêve ! Une utopie devenue réalité grâce au traitement nano-technologique des textiles.
Kodak n'en est pas à son coup d'essai : en 2003, la société a largement investi dans Nanosys, start-up californienne à la pointe des nanotechno. Le spécialiste de la photographie espère bien étendre ces innovations à tous les produits liés à la photographie numérique : imprimantes et encres pour photos. Ce papier a été conçu pour résister à tout ce qui est susceptible de l'abîmer au cours du temps : lumière, pollution, humidité ou encore chaleur. Un film protecteur de nanoparticules de céramique revêt le papier et le protège des agressions extérieures.

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  • 1. En général 3 grandes familles de nanomatériaux : - les nano-objets (nanoparticules, nanofibres,…) - les matériaux nanostructurés en surface - les matériaux nanostructurés en volume Changement des propriétés physiques d’un matériau lorsqu’on passe de l’état massif à l’état nanométrique caractéristiques inédites permettant des innovations de rupture dans de nombreux domaines
  • 2. Surface d’une feuille de lotus Surfaces autonettoyantes : effet lotus Surface artificiellement nanostructurée
  • 3. Textiles hydrophobes : imperméabilisation par nanostructuration des fibres
  • 4. En remplaçant dans les vernis les classiques molécules polymères par des réseaux à base de nanoparticules de céramique, on peut tripler leur résistance à la rayure, prolongeant d'autant l'éclat de la peinture Certains constructeurs voient déjà beaucoup plus loin, en concevant des peintures qui englobent de microscopiques cellules solaires : la carrosserie pourrait alors recharger la batterie quand la voiture est à l'arrêt Des peintures pourraient changer de couleur en fonction de l’éclairage La manipulation atomique permet aux industriels de faire des miracles. La preuve : des peintures de voiture hyperrésistantes aux rayures
  • 5. Des nanoparticules viennent enrober les fibres afin de rendre le tissu le plus dense possible. Il en devient imperméable à l'eau et au gras.   La société américaine Nano-Tex, spécialiste de l'utilisation des nanotechnologies pour améliorer les propriétés des textiles, s'est déjà diversifiée dans le tissu d'ameublement. Les possibilités sont multiples puisque le textile trouve des applications dans de nombreux secteurs industriels Des vêtements jamais tachés... le rêve ! Une utopie devenue réalité grâce au traitement nano-technologique des textiles.
  • 6. Kodak n'en est pas à son coup d'essai : en 2003, la société a largement investi dans Nanosys, start-up californienne à la pointe des nanotechno. Le spécialiste de la photographie espère bien étendre ces innovations à tous les produits liés à la photographie numérique : imprimantes et encres pour photos. Ce papier a été conçu pour résister à tout ce qui est susceptible de l'abîmer au cours du temps : lumière, pollution, humidité ou encore chaleur. Un film protecteur de nanoparticules de céramique revêt le papier et le protège des agressions extérieures.
  • 7. L'objectif poursuivi est sensiblement le même que pour le papier photo : rendre les surfaces imperméables et inattaquables par la pluie, la boue, la neige, le gel, la poussière... Il ne s'agit pas cette fois d'appliquer un film gras anti-adhérent sur la voiture, mais de déposer des nanoparticules Directement sur le matériau. La nano-vitrification assure des conditions de visibilité optimales et simplifie le nettoyage.   Relativement courante dans le secteur automobile, cette technologie peut Être utile pour traiter des meubles, des matériaux de construction, des laques... Un bouclier invisible pour la voiture
  • 8. Cette propriété de l'oxyde d'argent, connue depuis des centaines d'années, trouve une nouvelle jeunesse avec les nanotechnologies, qui permettent de l'incorporer à de nombreux objets et surfaces. Elle est également utilisée dans certains claviers et dans le téléphone mobile SPH-V6500 de Samsung. Disposant d'un revêtement de nanoparticules de dioxyde de titane et d'argent, cette souris détruit les bactéries et virus susceptibles de résider à sa surface.
  • 9. La marque de cosmétiques japonaise Shiseido a ajouté du dioxyde de titane photochromique à certains de ses fonds de teint afin de limiter l'effet "plâtre". Le produit adapte sa couleur à l'intensité des UV, grâce à des substances capables d'émettre une lumière colorée lorsqu'ils sont stimulés. De son côté, L'Oréal a opté, entre autres, pour les nanosomes de Pro-Rétinol A+ pour sa crème anti-rides, qui sont des nano-véhicules permettant de venir loger les vitamines au plus profond de la peau. En 2005, L'Oréal était la sixième entreprise détentrice de brevets de nanotechnologies aux Etats-Unis (au nombre de 192). 600 millions de dollars ont été alloués à la recherche sur les nano, soit 3,5 % de son budget global.
  • 10. Comme il est également souple et possède des propriétés thermiques, ce matériau est particulièrement prisé des sportifs : on en trouve déjà dans les raquettes et les balles de tennis, mais aussi les clubs de golf, les cadres de vélo, les skis, les carrosseries de Formule 1 ou... les boules de bowling. Les nanotubes de carbone sont le fer de lance des nanotechnologies. 100.000 fois plus fin qu'un cheveu, un nanotube de carbone est 100 fois plus résistant et 6 fois plus léger que l'acier. Ce qui en fait le matériau le plus solide jamais construit.
  • 11. Les nanotubes de carbone : matériaux du 3 ième millénaire? C 60 NTC Molécule C 60 (Φ = 0,7 nm) 1985 prix Nobel de chimie: R. Smalley / R. Curl and H. Kroto Les NTC : Nanotubes de Carbone
  • 12. NTC : NanoTubes de Carbone : S. Iijima les observe le premier en 1991 au microscope électronique
  • 13. Diamètre d’un NTC : de 1 à 10 nm Longueur : plusieurs microns (1 micron = 1000 nm) Quelques ordres de grandeurs des NTC X 250 X 4500 X 20 000 Images de NTC obtenues au MEB
  • 14. Four solaire d’Odeillo de 1000 kW de puissance thermique pour 900 W/cm 2 3400 K qq 100g/h Energie solaire
  • 15. D’extraordinaires propriétés thermiques, électroniques et mécaniques Le NTC est 100 fois plus résistant et 6 fois plus léger que l ’acier En fonction de l ’angle d ’enroulement du feuillet de graphite, le NTC peut être : - un excellent conducteur d ’électricité, - un semiconducteur - un isolant La fibre de carbone est très fragile alors que le NTC peut s’enrouler, se tisser (cohésion atomique parfaite) Les NTC sont déjà incorporés dans des raquettes de tennis, des clubs de golf, des cadres de vélo, des carrosseries de formule 1,…
  • 16. Les NTC conducteurs peuvent être utilisés dans la fabrication de nanofils électriques qui pourront servir de nano-électrodes dans les écrans plats de télévision et d’ordinateur. Dans chaque pixel d ’écran plat, on dépose en vrac des NTC conducteurs. Ceux qui sont orientés perpendiculairement à la surface de l ’écran servent de nano-électrode. Un câblage de NTC supporte des densités de courant 1000 fois supérieures à celle du cuivre Une potentialité d’applications diverses et variées
  • 17.
  • 18. Chez Honeywell, projet de réalisation d’un muscle artificiel en NTC développant une force 10 x sup. à un muscle humain et bien plus résistant allongement et contraction par stimulation électrique Cette propriété mécanique étant réversible, en étirant mécaniquement les NTC, production d’électrons donc d’électricité, d’où l’idée d’utilise la déformation par le vent de grands drapeaux tissés en NTC remplaçant les pales d’éoliennes pour fournir de l’électricité A plus long terme :
  • 19. NASA : projet d’ascenseur de l’espace câble reliant la terre à un satellite géostationnaire à 36 000 kms d’altitude Et pourquoi pas……..
  • 20. Les problèmes - pouvoir fabriquer de façon contrôlée (exemple de l’hélicité dont les propriétés électroniques dépendent,...) et purifier les NTC en masse, - bien connaître leurs propriétés physico-chimiques, - pouvoir conserver les propriétés mécaniques des NTC (rigidité et résistance à la rupture) à l’échelle macro.
  • 21. Quelques exemples : - textiles insalissables recouverts d'une pellicule de nanoparticules d'argent, - verres autonettoyants sur lesquels ont été déposés des couches minces d'oxyde de titane - dentifrice aux nanoparticules de phosphate de calcium qui comblent les minuscules fissures des dents Plus de 300 produits "nanos" sont déjà sur le marché
  • 22. Le domaine de l’agroalimentaire
  • 23.
  • 24. En agriculture : Les nanotechnologies promettent de réduire l'utilisation de pesticides et l'amélioration des cultures et de l'élevage. Une étude récente faite par Cientifica montre qu'il y a déjà 150 applications des nanotechnologies dans l'industrie agroalimentaire, principalement dans les grands groupes tels que : Nestlé, Kraft, Heinz et Unilever.
  • 26. Le domaine militaire - La DARPA (l'agence Américaine de recherche militaire) réalise actuellement une nouvelle classe de drones appelés M.A.V. (Micro Air Vehicules). Ces drones inspirés de la morphologie des oiseaux n'auraient qu'une envergure de 15 cm et un poids de 50 grammes, soit pas plus gros qu'un moineau. - Les nanoadhésifs : nanobande pour paralyser les pistes de terrain d ’aviation et nanocolle pour bloquer tous les systèmes mécaniques - la guerre bactériologique et chimique - la gelée grise Michael Crichton « la proie » http://www.cea.fr/fr/sciences/Nanosciences_AgeOr_Apocalypse.pdf
  • 27.  
  • 28.  
  • 30.  
  • 31. Nanotechnologies et éthique Toxicité des nanomatériaux (risques sanitaires et environnementaux)