Un nanomatériau est généralement défini
comme un solide dont une des dimensions au moins est inférieure
à 100 nanomètres. On distingue trois grandes familles
de nanomatériaux : les nano-objets (nanoparticules, nanofibres…),
les matériaux nano-structurés en surface et les matériaux
nanostructurés en volume.
Les
propriétés physiques d’un matériau changent
considérablement lorsqu’on passe de l’état
massif à l’état nanométrique et les caractéristiques
inédites des nanomatériaux permettent des innovations
de rupture dans divers domaines.
Il existe une large gamme d’utilisations potentielles des
nanomatériaux sous différentes formes et pour diverses
applications. Un premier exemple est celui de l’élaboration
de nanocomposites à matrice polymère.
La
majorité des nano-charges utilisées sont des particules
d’argile. Le facteur de forme très important de ces
charges permet d’obtenir des propriétés particulières
sous réserve qu’elles soient correctement dispersées
dans la matrice. Les nanocomposites possèdent une résistance
au feu améliorée grâce à la formation
d’une couche superficielle due à la recompaction des
plaquettes d’argile, lors de l’exposition aux flammes.
Ils
présentent également un intérêt pour
leurs propriétés barrières qui pourraient leur
ouvrir des applications dans l’emballage en remplacement des
multicouches. Honeywell, BASF et Mitsubishi proposent déjà
des nanocomposites à base de polyamide pour des applications
dans le secteur des boissons carbonatées. Les propriétés
barrières, permettant d’utiliser ces matériaux
dans l’emballage alimentaire, sont très dépendantes
du type de matrice utilisée et elles sont notamment plus
difficiles à obtenir avec les polyoléfines (PE, PP,
PET…), qui sont pourtant plus intéressantes car moins
coûteuses.
Les poudres nanométriques servent également
à réaliser des matériaux massifs nanostructurés,
qui sont obtenus par frittage. La réactivité exceptionnelle
des nanoparticules permet d’obtenir des gains sur la température
de frittage de l’ordre de plusieurs centaines de degrés,
d’augmenter la cinétique des réactions catalytiques
et de réaliser des matériaux hybrides organiques/inorganiques.
La
réalisation de revêtements sous forme de nanocouches
permet la superposition de matériaux différents à
l’échelle nanométrique et la conservation des
propriétés spécifiques de chacun, telles que
la dureté, la ténacité ou la résistance
à la corrosion. Par exemple, la tenue à la corrosion
de dépôts composés de nitrure de titane / nitrure
de chrome est améliorée de 100 à 150 fois par
comparaison au nitrure de titane seul. La résistance à
l’usure de revêtements TiN/CrN nanostructurés
est également nettement supérieure à celle
de dépôts de TiN et CrN monocouches.
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