Répartition uniforme des renforts de nanoparticules dans les polymères nanocomposites

Les polymères nanocomposites, constitués d’une matrice en matière plastique dans laquelle sont intégrés des renforts de nanoparticules, prennent une place toujours plus importante dans le développement de matériaux à très haute performance. Cependant, les nanoparticules utilisées dans ces matériaux ont tendance à ne pas se répartir uniformément au sein de leur matrice plastique, où elles s’agglomèrent en certains emplacements. En effet, l’énergie d’interface que doivent fournir les nanoparticules dans un état agglutiné est plus faible que lorsqu’elles sont réparties de manière homogène dans le matériau.

 

Pourtant, les propriétés des polymères nanocomposites sont plus avantageuses lorsque les nanoparticules sont distribuées uniformément dans la matrice plastique, par rapport à un état aggloméré en des emplacements isolés. Ces matériaux possèdent ainsi une meilleure transparence, une meilleure conductivité électrique et thermique, une meilleure résistance à la chaleur et sont moins inflammables.

 

L’équipe autour de Stéphane Förster de l’Université de Bayreuth (Bavière), en coopération avec des chercheurs de l’Université de Hambourg, a développé et testé avec succès une méthode permettant de produire des polymères nanocomposites aux renforts de nanoparticules uniformément répartis. Le principe est le suivant : des chaînes de polymères, auxquelles a été ajoutée une molécule spécifique à l’une des extrémités, sont préalablement fixées sur chaque nanoparticule, perpendiculairement à la surface de celle-ci. A la manière d’une brosse possédant une forme sphérique, les nanoparticules sont ainsi entourées d’un revêtement qui les empêche de s’agglomérer lorsqu’elles sont intégrées à la matrice plastique. Selon la longueur des chaînes de polymères, il est possible d’ajuster l’espace entre les nanoparticules et ainsi de modifier les propriétés des matériaux de manière ciblée.

 

Cette méthode ouvre la voie vers de nouvelles perspectives pour des matériaux composites qui pourraient être utilisés dans les cellules photovoltaïques en utilisant des nanoparticules semi-conductrices. De même, en intégrant des nanoparticules de fer au sein de la matrice plastique avec une forte densité par unité de surface, il est possible d’obtenir de très hautes capacités pour le stockage d’informations sous forme magnétique. « Dans les prochaines années, nous voulons élaborer un large spectre de nanocomposites en laboratoire, et les étudier selon leurs propriétés ainsi que le potentiel de leurs applications », conclut Stephan Förster.

 

Pour en savoir plus, contacts :

• Article original : « Completely Miscible Nanocomposites », Angewandte Chemie International – 03/06/2011

• Prof. Dr. Stephan Förster, chaire universitaire de chimie physique de l’Université de Bayreuth – tél. : +49 (0)921/55-2760 – email (secrétariat) : elisabeth.duengfelder@uni-bayreuth.de

 

Source :

« Vollständig mischbare Nanokomposite – ein Durchbruch auf dem Weg zu neuartigen Funktionsmaterialien », dépêche idw, communiqué de presse de l’Université de Bayreuth – 29/06/2011 – http://idw-online.de/pages/de/news430558

 

Rédacteur :

Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr