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Les nanomatériaux dans les objets quotidiens Nombre de produits Inventaire des produits commerciaux contenant des nanomatériaux 1000 800 600 400 200 0 2005 2006 2007 2008 2009 Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/ Sa nt é M et ai sp so or n t et ja rd in El ec tro ni No que ur rit ur e Di ve Au rs to m ob Ap ile pa re ils Jo ue ts Nombre de produits Domaine d’utilisation 700 525 350 175 0 Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/ Domaine de la santé et du sport 150 100 ion bi t s Ha Fi ltr at Co sm ét i qu 0 So pe in rs de o l U s n ne a te ns sp iles Cr ort de èm e so lai re 50 e Nombre de produits 200 Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/ Région d’origine Nombre de produits 600 450 300 150 0 USA Asie Europe autre Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/ Types de nanomatériaux Nombre de produits 300 225 150 75 0 Argent Carbone Zinc Silicium Titane Or Source : http://www.nanotechproject.org/inventories/consumer/ Propriétés des nanomatériaux utilisées Silice : Argent : antibactérienne électronique Titane : Carbone : thermique mécanique optique Or : Zinc (forme oxidée): 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 Chien anti mites Pansements … 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 Chemise séchage rapide Lampe infrarouge Genouillère « chauffante » Chargeur de batterie Peinture isolante Mécanismes des transferts thermiques I Conduction - Échelle macroscopique - Gradient de température - Pas de mouvement de matière - Caractérisée par une longueur de diffusion LD 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 L~ LD Conduction Propriétés isolante ou conductrice exacerbées L Convection Rayonnement Plus facile à mettre en mouvement 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 Pneus Cadre de vélo Raquettes 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 a2 a1 θ (n,m) Chiral angle Chiral vector C=na1+ma2 (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 Masse Élasticité 100 fois plus résistants que l’acier 600 fois plus légers 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 Nature de l’objet conservée Apparence de l’objet conservée Facilement incorporable Inconvénients Vieillissement Risques sanitaires 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 Efficacitédiff # V2/λ4 Absorption du bleu, jaune et rouge par la chlorophylle Efficacitéabs # V/λ Comparaison pour des nanoparticules métalliques Au@Ag@Au@Ag Au@Ag@Au Au Ag Absorption Au@Ag Diffusion Des nanoparticules dans les crèmes solaires Efficacitéabs / Efficacitédiff # V/λ3 # (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 Nature de l’objet conservée Apparence de l’objet conservée Facilement incorporable Rapport surface volume plus important Inconvénients Vieillissement Risques sanitaires 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
