Une technique de stratification de nanoparticules ouvre de nouvelles voies d'innovation
Le projet BARRIER PLUS, financé par l'UE, a publié les résultats de ses expériences. Ils ont démontré, de manière théorique et expérimentale, que dans une peinture constituée de deux particules de taille différente, il peut se produire une séparation lors du séchage, selon la taille des particules. Dans cette technique totalement nouvelle, les plus petites particules, à l'échelle nanométrique d'un millième de cheveu humain, forment une couche par-dessus les plus grosses. La fabrication de colloïdes, qui sécheront en prenant une structure à deux couches, peut conduire à des cosmétiques et à des dispositifs électroniques dotés de propriétés nouvelles. Lors de l'évaporation du liquide du colloïde, les particules sous la surface sont forcées de se rapprocher car le mouvement brownien les agite aléatoirement. Les particules plus petites sont plus sensibles au mouvement brownien, elles bougent donc plus vite et se répartissent plus facilement pendant que le volume du colloïde diminue. Les plus grosses particules ne peuvent bouger aussi vite, et s'accumulent donc à l'interface entre la surface et l'air. Les chercheurs qui ont étudié des colloïdes de tailles différentes ont constaté que pour certaines vitesses d'évaporation, les grosses particules se concentraient au sommet de la couche en train de sécher, alors que les petites étaient réparties de manière plus régulière. On supposait largement que le phénomène était le même pour toutes les vitesses d'évaporation. Une stratification inattendue et imprévisible Cependant, les chercheurs de BARRIER PLUS à l'université du Surrey au Royaume-Uni, ont découvert le phénomène inverse, en étudiant de plus près une suspension avec des particules de deux tailles. La stratification observée n'était ni attendue ni prévue, aussi les chercheurs ont passé plusieurs mois à vérifier leurs résultats, via des simulations par informatique et des expériences en laboratoire sur des colloïdes aqueux contenant des particules sphériques de deux tailles. Ils ont modélisé des suspensions contenant des particules grosses et petites, avec différents rapports de taille et de concentration. Avec l'évaporation de l'eau, les petites sphères se sont déplacées vers le haut, les grosses vers le bas. Le phénomène survenait pour des rapports de taille allant de 2 à 1 jusqu'à 14 à 1, mais seulement si le nombre de petites particules était supérieur d'au moins un facteur 200 au nombre des plus grosses. Les chercheurs ont ensuite vérifié le résultat avec des particules acryliques de 385 et 55 nanomètres de diamètre, en suspension dans l'eau, étiquetant les plus grosses avec un colorant fluorescent rouge. Une fois les colloïdes séchés, les chercheurs ont bien retrouvé la séparation des particules, mais seulement si le rapport du nombre de particules petites/grosses dépassait 200. Des opportunités d'innovation La stratification de particules découverte par les expériences de BARRIER PLUS pourrait conduire à des produits nouveaux et innovants dans plusieurs secteurs. Citons par exemple les crèmes solaires, où les particules bloquant les UV solaires migrent à la surface après l'application, laissant en dessous les particules conçues pour adhérer à la peau. Il y a aussi des possibilités en électronique, avec un revêtement pour écran de téléphone portable, dont la surface résisterait aux rayures alors que la base collerait au verre. Le projet BARRIER PLUS vise à mettre au point un revêtement barrière utilisant un seul composant, compétitif grâce à de moindres rejets de composés organiques volatils, et considéré comme plus sûr pour la santé que les revêtements à deux composants. Le projet a reçu près de 3 millions d'euros de l'UE, et s'achève en décembre 2016. Pour plus d'informations, veuillez consulter: site web du projet BARRIER PLUS
Pays
Royaume-Uni
