Nanoparticules - Matériaux nanostructurés

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Nanoparticules - Matériaux nanostructurés (fiche - Terminale S)

Objectifs Présenter les nanoparticules et les matériaux nanos tructurés. Se focaliser sur les nanoparticules de synthèse. Voir quelques exemples concrets, ainsi que des applications potentielles des nanoparticules. 1. Les nanoparticules Définition Lesnanoparticulestsont des nano-objets dont la taille est typiquemen comprise entre 1 nm et 100 nm. Il existe des nanoparticules naturelles issues de combustions incomplètes. Par la suite, nous nous focaliserons s ur lesnanoparticules de synthèse, créées intentionnellement par l’Homme, dans le cadre denanotechnologies.

Voir les nanoparticules ? Il est intéressant de pouvoirobserver les nanoparticules, par exemple pour vérifier la croissance de nanotubes de carbone lors de leur syn thèse. D’autre part, l’image permet au non spécialiste de mieux comprendre ce qu e sont les nanoparticules.

Pour cela, il est fait appel à différents type de m icroscopie, selon l’échelle voulue : •Microscope à effet tunnel).dont la résolution peut être celle de l’atome ( •Microscope à force atomique, utilisée par exemple à l’échelle de la molécule (nm). •Microscope électronique à balayagepour des échelles micrométriques (visualisation de nanoparticules dans leur environn ement). Voir fiches « Visualiser expérimentalement des atom es et des molécules « et « Interférences photon par photon / particule par particule » pour plus d’informations. 2. Les matériaux nanostructurés : quelques applications Unmatériau nanostructurécomporte des nanoparticules dans sa structure, superficiellement (traitement de surface) ou dans tout son volume. En 2010, les matériaux nanostructurés représentaient environun tiersdu secteur des nanotechnologies.

Matériaux nanocomposites Unmatériau composite(voir fiche dédiée) est un matériau résultant de l ’association de deux matériaux de natures très différentes. L’un est lerenfort, dont le rôle est de constituer une ossature du matériau composite pouraugmenter sa rigidité. L’autre est lamatrice. Elle a plusieurs rôles, notamment detransmettre les efforts mécaniques au renfort, de le protéger des agressions extérieures, d’assurer la cohésion de l’ensemble, etc.

Lesnanoparticulespeuvent servir de renfort : on parle alors dematériaux nanocomposites. Ils sont dispersés dans la matrice. La finalité e st que certaines des propriétés des nanoparticules influent sur le compo rtement macroscopique du matériau. Par exemple, lesnanotubes de carbonesont connus pour leurgrande solidité(100 fois plus résistants que l’acier), notamment selon l’axe du tube : des matériaux nanocomposites utilisant des nanotubes de carbone seraient de fait très