Les nanomatériaux sont connus pour leurs propriétés uniques, qui diffèrent de celles que présentent ces mêmes matériaux lorsqu'ils se présentent en vrac. Des scientifiques financés par l'UE cherchent à passer à l'étape suivante, qui consiste à produire des structures volumineuses à partir de nanomatériaux.
Les nanotubes de carbone sont des cylindres de très faible diamètre composé de graphène enroulé, une feuille d'une épaisseur d'un atome connectée dans une structure en nid d'abeille. Les nanotubes de carbone peuvent varier en longueur, épaisseur et nombre de couches mais, globalement, ils présentent une combinaison unique de solidité, de rigidité et de conductivité électrique et thermique.
Les utilisations des nanotubes de carbone sont de plus en plus nombreuses, et la possibilité de créer des structures volumineuses comme des cordages et des tapis devrait avoir un impact majeur pour un grand nombre de secteurs. Cependant, la réalisation de structures volumineuses de nanotubes de carbone pose de nombreux problèmes et n'en est encore qu'à son tout début. Les scientifiques du projet CNTBUS («In-situ fabrication of carbon nanotubes and bulk structures of designed configuration»), financé par l'UE, ont progressé dans ce domaine.
Une méthode prometteuse en cours de développement pour produire in situ des cordes en nanotubes de carbone consiste à utiliser des nanoparticules pour réaliser des tunnels par le biais de fibres de PAN (polyacrylonitrile électrofilé riche en carbone) Les PAN sont des fibres courantes en acrylique, une résine polymère organique semi-cristalline et synthétique. CNTBUS a cherché à révolutionner cette méthode en intégrant in situ des nanoparticules métalliques, pour transformer les fibres en nanotubes de carbone très longs et très solides.
L'équipe a cherché en particulier à mettre au point un processus par lequel les nanoparticules forment des tunnels à l'intérieur des fibres de carbone. Des études exploitant des fibres de carbone enduites de métaux suggèrent qu'un cœur lâche de fibres de carbone est nécessaire pour guider le mouvement des nanoparticules métalliques. La catalyse par les nanoparticules métallique semble ensuite produire l'empilement des couches de graphène pour former les nanotubes de carbone, mais les mécanismes de la structuration restent à éclaircir.
Des recherches supplémentaires exploitant la microscopie électronique à transmission devraient élucider complètement le processus, ouvrant la porte à une synthèse bien contrôlée de structures volumineuses réalisées en nanotubes de carbone. Des structures de ce type devraient avoir un grand nombre d'utilisations, comme des renforcements très résistants, des filtres, des masques, des catalyseurs et des revêtements. Le leadership de l'Europe aura un impact socio-économique majeur.
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