nanomatériau

Matériau constitué d'un assemblage de particules dont la dimension est de l'ordre de quelques nanomètres, qui possède des propriétés mécaniques particulières.

Les matériaux traditionnels sont habituellement composés de particules de plusieurs centaines et, plus souvent, de plusieurs milliers de nanomètres, qu'on appelle des grains. Au début des années 1980, on a découvert que, lorsqu'on diminuait sensiblement la taille de ces grains, les propriétés du matériau changeaient de manière très marquée. Les matériaux assemblés à partir de particules dont la dimension s'exprime en nanomètres (nanoparticules) se révèlent plus résistants et plus ductiles que les matériaux ordinaires. Plus la taille des nanoparticules diminue, plus la dureté du matériau augmente. Les processus physiques qui expliquent ces phénomènes ne sont pas encore complètement compris. On pense généralement que la diminution de la taille des particules entraîne des modifications dans les liens entre les atomes (basés sur le partage des électrons) qui contribueraient à rendre les nanoparticules plus solides. Par ailleurs, les particules plus petites glisseraient mieux entre elles lorsque survient un début de fracture, ce qui expliquerait la plus grande ductilité des nanomatériaux. On est parvenu déjà, par exemple, à fabriquer à partir de nanoparticules des céramiques plus dures et dotées d'une meilleure résistance aux chocs.

Perspectives

D'autres propriétés spécifiques des matériaux à l'échelle moléculaire semblent très prometteuses pour des applications industrielles. La première est l'amplification des surfaces : les nanoparticules et les nanotubes présentent une surface utile très supérieure à celle des plus petits matériaux de laboratoire actuels, leurs homologues à l'échelle du micromètre, pour une masse et un volume analogues. Cette particularité permet notamment de doper la catalyse et d'accélérer la purification de substances chimiques ou pharmaceutiques. Autre propriété très porteuse : la faculté des nanoparticules à rester en suspension dans les liquides, qui permet, entre autres, de mélanger deux substances non solubles l'une dans l'autre. Par ailleurs, le passage à l'échelle nanométrique modifie les caractéristiques optiques des produits ; cette propriété, qui permet de rendre des pigments transparents ou de transporter plus efficacement le flux lumineux, intéresse particulièrement les fabricants de peintures, de vernis et d'autres enduits ainsi que ceux de produits cosmétiques. Enfin, la faculté qu'ont certaines nanostructures de s'associer entre elles (autoassemblage), selon une géométrie donnée, pourrait ouvrir la voie à la création de matériaux « intelligents » et économiser certaines étapes de production.