Amélioration des nanoremplisseurs de carbone par réduction de l'encastrement
Les particules extrêmement petites de certains matériaux sont connues pour avoir, dans certains cas, des propriétés très différentes de celles des mêmes matériaux en vrac. Ces nanoparticules ont au moins une dimension (longueur, largeur ou hauteur) à l'échelle des nanomètres (nm), soit un milliardième de mètre — l'échelle des molécules individuelles. Les nanoparticules d'argent en sont un exemple. Ce sont des agents antimicrobiens efficaces, une propriété qui semble se perdre dans les agrégats d'argent. Les scientifiques travaillant sur le projet Harcana («High aspect ratio carbon-based nanocomposites») financé par l'UE ont examiné l'une des classes de nanomatériaux les plus étudiées, les nanoparticules de carbone (NPC). Les NPC comprennent les nanotubes de carbone (NTC), les nano-fibres de carbone (NFC) et les nano-feuillets de carbone («carbon nanosheets» - CNS) ou graphite exfolié. L'introduction des NPC dans les polymères en tant que remplisseurs (nanoremplisseurs) pour produire des nanocomposites constitue un domaine de recherche actif. L'une des principales difficultés techniques dans ce domaine concerne l'agglomération ou l'encastrement; comme mentionné précédemment, cela peut modifier considérablement les propriétés. L'équipe de scientifiques du projet Harcana a étudié des techniques pour résoudre ce problème. Les chercheurs ont étudié des méthodes de contrôle de l'organisation spatiale à l'échelle nanoscopique de NPC en vrac, de mousses polymères et de polymères en couches minces (membrane) à l'aide de procédés utilisés dans l'industrie. L'objectif était d'améliorer la conductivité thermique et électrique. Les partenaires du projet Harcana ont employé des méthodes expérimentales et de modélisation. Elles comprenaient d'importantes études sur la toxicité pour les cellules humaines, aussi bien dans le contexte des applications en neurobiologie que des processus industriels et de la sécurité sur le lieu de travail. Les travaux de recherche Harcana ont favorisé le développement de nouvelles méthodes pour produire des nanocomposites avec moins d'agglomération en utilisant des NPC. Des orientations pour la poursuite de la recherche ont été proposées et deux brevets ont été déposés. Harcana a fortement contribué à la compréhension scientifique du rôle des NPC en tant que remplisseurs de matrice polymère et a amélioré le potentiel technologique de ces matériaux en vue des futures applications. Les travaux ont été publiés dans diverses revues évaluées par les pairs et ont contribué à neuf thèses de doctorat.
