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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 desinnovations de rupture dans de nombreux domaines

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Surface d’une feuille de lotus

Surfaces autonettoyantes : effet lotus

Surfaceartificiellementnanostructurée

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Textiles hydrophobes : imperméabilisation

par nanostructurationdes fibres

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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 couleuren fonction de l’éclairage

La manipulation atomique permet aux industriels de fairedes miracles.

La preuve : des peintures de voiture hyperrésistantes aux rayures

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Des nanoparticules viennent enroberles fibres afin de rendre le tissu le plusdense possible. Il en devient imperméable à l'eau et au gras.  La société américaine Nano-Tex,spécialiste de l'utilisation desnanotechnologies 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 devenueréalité grâce au traitement nano-technologique des textiles.

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Kodak n'en est pas à son coup d'essai : en 2003, la société a largementinvesti dans Nanosys, start-up californienne à la pointe des nanotechno. Le spécialiste de la photographie espère bien étendre ces innovationsà tous les produits liés à la photographie numérique : imprimantes etencres pour photos.

Ce papier a été conçu pour résister à tout ce qui est susceptible del'abîmer au cours du temps : lumière, pollution, humidité ou encorechaleur. Un film protecteur de nanoparticules de céramique revêt le

papier et le protège des agressions extérieures.

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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 filmgras anti-adhérent sur la voiture, mais de déposer des nanoparticulesDirectement sur le matériau. La nano-vitrification assure des conditionsde visibilité optimales et simplifie le nettoyage.  Relativement courante dans le secteur automobile, cette technologie peutÊtre utile pour traiter des meubles, des matériaux de construction, deslaques...

Un bouclier invisible pour la voiture

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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 dioxydede titane et d'argent, cette souris détruit les bactéries et

virus susceptibles de résider à sa surface.

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La marque de cosmétiques japonaise Shiseido a ajouté dudioxyde de titane photochromique à certains de ses fondsde teint afin de limiter l'effet "plâtre". Le produit adapte sa

couleur à l'intensité des UV, grâce à des substances capablesd'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.

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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 desnanotechnologies. 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.

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Les nanotubes de carbone : matériaux du 3ième millénaire?

C 60NTC

Molécule C60 (Φ = 0,7

nm)

1985 prix Nobel de chimie:

R. Smalley / R. Curl and

H. Kroto

Les NTC : Nanotubes de Carbone

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NTC : NanoTubes de Carbone : S. Iijima les observele premier en 1991 au microscope électronique

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Diamètre d’un NTC : de 1 à 10 nmLongueur : 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

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Four solaire d’Odeillo de 1000 kW de puissance thermique

pour 900 W/cm2 3400 K qq 100g/h

Energie solaire

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D’extraordinaires propriétés thermiques,électroniques et mécaniques

Le NTC est 100 fois plus résistant et 6 fois plus légerque l ’acierEn fonction de l ’angle d ’enroulement du feuillet degraphite, 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 deformule 1,…

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Les NTC conducteurs peuvent être utilisés dans la fabrication denanofils électriques qui pourront servir de nano-électrodes dans lesécrans plats de télévision et d’ordinateur.

Dans chaque pixel d ’écranplat, on dépose en vrac des

NTC conducteurs.Ceux qui sont orientés

perpendiculairement à lasurface de l ’écran servent

de nano-électrode.

Un câblage de NTC supporte des densités de courant 1000 foissupérieures à celle du cuivre

Une potentialité d’applications diverses et variées

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- Revêtement thermique pour l’aérospatiale, les NTC résiste à des T°extrêmes atteintes lors du passage dans l’atmosphère

- Transistor moléculaire - nano-fil conducteur pour l’électronique

-Surface hyper adhésive en tapissant une surface polymère de« poils » de NTC

- Engrenage moléculaire (NASA)

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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 :

1919

NASA : projet d’ascenseur de l’espace câble reliant la terre

à un satellite géostationnaire à 36 000 kms d’altitude

Et pourquoi pas……..

2020

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.

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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 déjàsur le marché

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Le domaine de l’agroalimentaire

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Dans le domaine du conditionnement :-Systèmes de conditionnement intelligent afin de mieux protéger les aliments et d’en améliorer les modes de contrôle, ceci faciliterait leur traçabilité depuis l’exploitation agricole jusqu’à l’assiette du consommateur

-L’utilisation de nanoparticules dotées de propriétés antimicrobiennes et de surfaces à même de repousser les poussières

-L’utilisation de nanocapteurs pouvant détecter d’infimes quantités de molécules chimiques telles que celles que libère un aliment lorsqu’il commence à se dégrader. Par un simple changement de couleur, le consommateur pourrait être alerté

- Matériaux basés sur des fibres plus résistantes les rendant capables de concurrencer les matériaux plastiques en terme de performance et de fonctionnalités grâce de meilleures propriétés barrière, à la diminution du grammage et l'introduction d'interactivité

- Contrefaçon : nanostructuration des emballages ou incrustation de nanoparticules détectables optiquement (changement de couleur par réseau de diffraction, fluorescence de marqueurs / traceurs)

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En agriculture :Les nanotechnologies promettent de réduire l'utilisation de pesticideset l'amélioration des cultures et de l'élevage. Une étude récente faite parCientifica montre qu'il y a déjà 150 applications des nanotechnologiesdans l'industrie agroalimentaire, principalement dans les grands groupestels que : Nestlé, Kraft, Heinz et Unilever.

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Le domaine militaire

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Le domaine militaire- La DARPA (l'agence Américaine de recherche militaire) réaliseactuellement une nouvelle classe de drones appelés M.A.V.(Micro Air Vehicules). Ces drones inspirés de la morphologie desoiseaux n'auraient qu'une envergure de 15 cm et un poids de50 grammes, soit pas plus gros qu'un moineau.

- Les nanoadhésifs : nanobande pour paralyser les pistes de terraind ’aviation et nanocolle pour bloquer tous les systèmes mécaniques

- la guerre bactériologique et chimique

- la gelée griseMichael Crichton « la proie »http://www.cea.fr/fr/sciences/Nanosciences_AgeOr_Apocalypse.pdf

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- fabrication par million de minusculesrobots volants ("robugs"), difficilementdétectables, permettant d'envahir la vie

privée de tous (espionnage, surveillance,repérage, identification, marquage de

cibles

- fabrication de nano-virus ciblés pour tuer

- capteur miniature tenant dans la montred'un soldat et renseignant sur sa santé,

communiquant son état vers l'unitémédicale de son groupe

Armement

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Le domaine spatial

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Beaucoup de projets sont en cours à laNASA, car la nanotechnologie serait le

moyen le plus sûr et le plus économiqued'explorer et de coloniser l'espace

- fabrication de fusées, de stations orbitales,etc., plus solides, plus fiables et à bas coût

- possibilité de "terraformer" d'autresplanètes!!!

- "l'ascenseur pour l'espace"

Espace

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Nanotechnologies et éthiqueToxicité des nanomatériaux

(risques sanitaireset environnementaux)