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Concevoir des nanocomposites personnalisés en s'appuyant sur les connaissances

Des scientifiques ont concrétisé les promesses des nanocomposites à base de carbone, en réalisant des composants légers, très résistants et dotés de nouvelles propriétés thermiques et électriques. Ils ont utilisé des connaissances détaillées pour contrôler la fabrication des matériaux et les traitements.

Technologies industrielles

Les matériaux composites constitués d'une matrice de polymères intégrant des nanotubes de carbone se caractérisent par une association unique de légèreté, rigidité et résistance, ainsi que par une conductivité thermique et électrique très élevée. Cependant, leurs utilisations commerciales sont contrariées par le manque de connaissances pour personnaliser leurs fonctionnalités en modifiant les traitements et les propriétés des nanotubes de carbones. Le projet POCO («Carbon nanotube confinement strategies to develop novel polymer matrix composites»), bénéficiant d'un financement de l'UE, s'est attaqué à ce problème en s'intéressant à l'interface entre les nanotubes de carbone et le polymère. Il a enregistré des progrès critiques dans la dispersion contrôlée des nanotubes, l'ancrage au polymère et l'optimisation des propriétés à l'état solide en vue de la structuration à l'échelle nanométrique. Des études de cas d'utilisation ont été définies par des utilisateurs dans l'aérospatiale, l'automobile, la construction et la biochimie. Des membres du consortium ont étudié la fonctionnalisation chimique des nanotubes de carbone. Ils ont utilisé des champs électriques et magnétiques pour faciliter le confinement, le positionnement et l'alignement des tubes dans la matrice de polymère. Les scientifiques ont fonctionnalisé la surface des nanotubes pour y contrôler la croissance du polymère. Ils ont également défini les concepts d'auto-assemblage pour contrôler la croissance des nanotubes de carbone. Les chercheurs ont amélioré de 5 à 15% les propriétés mécaniques des composites à base de nanotubes de carbone, à destination de composants de structure pour l'aérospatiale et la construction. Le contrôle de la modification des propriétés électriques a permis de produire des revêtements à base de polymères (pour une protection antistatique en aérospatiale) ainsi que des matériaux hybrides métal-nanocomposite légers (pour l'industrie automobile). Les premiers travaux en vue d'utiliser les nanotubes de carbone comme renfort de polymères biodégradables pour la réparation des os ont obtenu des résultats prometteurs en matière de stabilité mécanique et d'absence de toxicité. Le projet POCO a établi une excellente collaboration entre les universités et les entreprises, commercialisant de nouveaux concepts tout en formant la nouvelle génération de scientifiques. Treize thèses de doctorat se sont appuyées sur le projet et plus de 24 articles ont été publiés par des revues révisées par des pairs. Les données et les techniques résultant des travaux du consortium, ainsi que la démonstration des importantes applications industrielles, assurent un impact élevé et continu des résultats de POCO.

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