Les nanomatériaux dans les objets quotidiens
Inventaire des produits commerciaux contenant des nanomatériaux Nombre de produits 1000 800 600 400 200 0 2005 2006 2007 2008 2009 Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Domaine d utilisation 700 525 350 175 Nombre de produits Santé et sport Maison et jardin Electronique Nourriture Divers Automobile Appareils 0 Jouets Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Domaine de la santé et du sport 200 150 100 50 Nombre de produits Cosmétique 0 Habits Soin de la personne Ustensiles de sport Crème solaire Filtration Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Région d origine 600 Nombre de produits 450 300 150 0 USA Asie Europe autre Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Types de nanomatériaux 300 Nombre de produits 225 150 75 0 Argent Carbone Zinc Silicium Titane Or Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/
Propriétés des nanomatériaux utilisées Argent : Silice : antibactérienne électronique Carbone : Titane : thermique mécanique optique Zinc (forme oxidée): Or : optique antibactérienne
Propriétés antibactériennes Ions Argent ou Or antibactérienne Inhibiteur de réplication de l ADN Déstabilisation de la membrane
Produits commerciaux avec des propriétés antibactériennes liées à des nanoparticules Clavier Ustensiles de cuisines Système de purification d air Pansements Chien anti mites Chemise anti-odeur
Comparaison avec les macroparticules Avantages : - rapport surface volume - Incorporation dans des fibres Source : Centre canadien du textile
Comparaison avec les macroparticules Inconvénients : - se consomme plus vite - «Appréciée pour ses propriétés anti-bactériennes et anti-mauvaises odeurs, la nano particule d argent devient une attraction célèbre dans une gamme de produits allant des soquettes aux bandages, jusqu aux machines à laver. Mais, alors que les bienfaits de l argent la propulsent sur le devant de la scène des nanomatériaux utilisés dans les biens de consommation, des scientifiques recommandent qu on fasse un examen rapproché des conséquences sur la santé et l environnement de la nano particule d argent» Source : http://www.planetenonviolence.org/
Propriétés thermiques Carbone, aluminium, titane, phosphate thermique Transfert de chaleur Performances explosives ou déflagrantes Performances retardatrices de flamme
Produits commerciaux avec des propriétés thermiques particulières associées aux nanoparticules Papier aluminium Lampe infrarouge Chargeur de batterie Chemise séchage rapide Genouillère «chauffante» Peinture isolante
Mécanismes des transferts thermiques I Conduction - Échelle macroscopique - Gradient de température - Pas de mouvement de matière - Caractérisée par une longueur de diffusion L D
Mécanismes des transferts thermiques II Convection - Gradient de température - Mouvement de matière
Mécanismes des transferts thermiques III Rayonnement - Surface rayonne des photons dont la longueur d onde dépend de la température - Pas de mouvement de matière
Comparaison avec les macroparticules Conduction L~ L D Propriétés isolante ou conductrice exacerbées L Convection Plus facile à mettre en mouvement Rayonnement Proportionnel à la surface
Comparaison avec les macroparticules Nanoparticules en matériau conducteur : très bon conducteur de «chaleur» Amélioration des performances de transfert de chaleur Amélioration des performances explosives ou déflagrantes Nanoparticules en matériau isolant : très mauvais conducteur de «chaleur» Amélioration des performances isolantes Amélioration des performances retardatrices de flamme
Propriétés mécaniques Carbone, argile mécanique Résistance à une contrainte Elasticité
Produits commerciaux avec des propriétés mécaniques particulières liées aux nanoparticules Cadre de vélo Raquettes Pneus Avion Balle de bowling Skis
Modification des propriétés mécaniques Insertion de nanoparticules dans la matrice polymère Construction de nanofibres
Un composé très prometteur : le nanotube de carbone Identification: S.Iijima in 1991 Enroulement du graphene (n,n) Armchair a 1 a 2 θ Chiral angle (n,m) Chiral vector C=na 1 +ma 2 (n,0) Zigzag Iijima, Nature, 56, 354 (1991) Métallique ou semiconducteur suivant l enroulement
Un composé très prometteur : le nanotube de carbone
Comparaison avec les macroparticules nanotubes Résistance mécanique 100 fois plus résistants que l acier Masse 600 fois plus légers Élasticité 10 fois plus élastiques
Propriétés électriques Silicium, carbone, or, aluminium électronique Transfert d électricité Propriétés électrostatiques
Produits commerciaux utilisant les propriétés électriques des nanocouches Processeur Lessive antistatique Nettoyant de vitre
Électricité statique Charges sont piégées dans des isolants Nanoparticules = chemin conducteur d électricité pour évacuer les charges
Percolation Seuil en concentration de nanoparticules pour qu un chemin continu existe
Pourquoi des nanoparticules? Avantages Inconvénients Nature de l objet conservée Vieillissement Apparence de l objet conservée Risques sanitaires Facilement incorporable
Propriétés optiques Oxyde de titane et de zinc Diffusion Absorption Photocatalyse
Produits commerciaux à base d oxyde de zinc ou de titane Crème solaire Solution auto-nettoyante Maquillage
Diffusion / Absorption Diffusion de la longueur d onde bleue et rouge sur une molécule de diazote V = volume de la particule λ = longueur d onde Efficacité diff # V 2 /λ 4 Absorption du bleu, jaune et rouge par la chlorophylle Efficacité abs # V/λ
Comparaison pour des nanoparticules métalliques Diffusion Absorption Ag Au Au@Ag Au@Ag@Au Au@Ag@Au@Ag
es nanoparticules dans les crèmes solaires Efficacité abs / Efficacité diff # V/λ 3 # (D/λ) 3 D= diamètre de la particule Nanoparticules de Zinc dans une crème solaire (environ 5%) D entre 100 et 400 nm pour filtrer le rayonnement UV
Photocatalyse principe résultat
Pourquoi des nanoparticules? Avantages Inconvénients Nature de l objet conservée Vieillissement Apparence de l objet conservée Risques sanitaires Facilement incorporable Rapport surface volume plus important
Des nanoparticules aux propriétés variées et riches en application antibactérienne thermique mécanique électronique optique Principe de précaution?
MERCI DE VOTRE ATTENTION ET DE REMPLIR LE QUESTIONNAIRE