Matériaux nanocomposites nanostructurés (cristallisés et matière molle.) : de leur élaboration, à leurs propriétés.
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Matériaux nanocomposites nanostructurés (cristallisés et matière molle.) : de leur élaboration, à leurs propriétés.

Cylindrical phase of block copolymer matrix oriented upon a silicon substrate
(F. Aubrit, F. Gobeaux, P. Guenoun & F. Testard)

L'incorporation de nano-objets ou la nanostructuration (à une échelle < 100 nm) au sein d'un matériau (solide cristallisé ou matière molle) permettent d'élaborer des "nanomatériaux" aux propriétés physico-chimiques nouvelles (réactivité chimique, propriétés mécanique ou électrique, biologique...). Les structurations obtenues peuvent s'étendre du niveau moléculaire, au niveau mésoscopique, jusqu'au niveau macroscopique, chaque niveau d'organisation pouvant apporter des propriétés physico-chimiques originales.

De nouvelles techniques et procédés sont mis au point pour la réalisation de ces nanomatériaux à l'état solide : chimie, broyage,  manipulation de poudres, mélange, ultra sons, irradiation... Dans ces nanomatériaux secs et durs, les grains nanométriques sont en contact direct avec une densité d'interfaces très élevée.

Pour l'élaboration de "matière molle" nanostructurée, d'autres procédés passent par des voies liquides (fluidique et microfluidique) en mettant à profit des propriétés chimiques ou même biologiques d'objets d'origine organique ou inorganique de taille mésoscopique, de formes diverses, soumis à l'agitation thermique et interagissant sous l'effet de forces de dispersion ou électrostatiques.

Au sein des liquides ou dans les matériaux, les mécanismes d'auto-assemblage au cours de l'élaboration (couplage entre entités élémentaire, diffusion, auto-organisation, effets dynamiques...) sont le plus souvent très présents.

La mise au point de ces procédés d'élaboration présente encore de nombreux aspects très fondamentaux (nature des interactions entre "grains de matière", thermodynamique associée, diagramme de phase et transitions associées...) inséparable de l'attrait industriel pour ces nanomatériaux aux propriétés si originales. Concernant la matière molle on peut noter l'importance de l'étude de leur formulation et de s proprités de transport de poudres, de pâtes, de boues, d'émulsions ou de matières plastiques, dont il faut maîtriser l'écoulement et les propriétés mécaniques.


 

 

The incorporation of nano-objects or the nanostructuration (at a scale <100 nm) within a material (crystallized solid or soft material) allows developing  "nanomaterials" with new physico-chemical properties (chemical reactivity, mechanical or electrical, biological ... properties). The obtained structures can extend from the molecular level, at the mesoscopic level, up to the macroscopic level, each level of organization bringing original physicochemical properties.

New techniques and processes are developed for the elaboration of these nanomaterials in the solid state: chemistry, grinding, manipulation of powders, mixing,  , ultrasounds, irradiation ... In these hard nanomaterials, the nanometric grains are in direct contact with a very high interface density.

For the development of nanostructured "soft matter", other processes use liquid channels (fluidic and microfluidic) by taking advantage of the chemical or even biological properties of objects of organic or inorganic origin of mesoscopic size, shapes various, subjected to thermal agitation and interacting under the effect of dispersion or electrostatic forces.

In liquids or within materials, the self-assembly mechanisms during the elaboration (elementary coupling between entities, diffusion, self-organization, dynamic effects ...) are most often very present.

The development of these production processes still has many very fundamental aspects (nature of the interactions between "grains of matter", associated thermodynamics, phase diagram and transitions ...), which cannot be separated from the industrial appeal for these nanomaterials. with so original properties. Concerning the soft matter, it can noted the importance of the study of their formulation and their properties of transport of powders, pastes, sludge, emulsions or plastic materials, whose flow and properties must be controlled mechanical.

 

Maj : 07/08/2018 (18)

 

 

 

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