ARAGO 27  NANOMATERIAUX

Rapport de synthèse du Groupe « Nanomatériaux » de l’Observatoire Français des Techniques Avancées (Octobre 2001)

A côté du monde des nanostructures pour l’électronique et de celui des objets moléculaires ou supramoléculaires uniques, existe une démarche visant à réaliser des matériaux dont les propriétés révèleraient à l’échelle macroscopique – celle des objets et des matériaux - les propriétés des états très divisés de la matière.

Cette démarche repose sur des voies d’élaboration extrêmement variées : chimie sol-gel, mécanochimie, croissance en plasma, jets atomiques, autoassociation moléculaire …

Son domaine d’application va des fluides adaptatifs et des formulations cosmétiques aux métaux ultradurs et aux céramiques superplastiques, en passant par le relargage des médicaments, les catalyseurs, les composants de l’optique non-linéaire, les nanocomposites polymères et même les bétons à très hautes performances.

Le fondement de cette démarche, qui marie les sciences de la matière molle et celles de la matière dure, est triple.

Il s’agit, soit d’exacerber les influences multiples que les interfaces, internes ou externes, peuvent exercer sur les propriétés, soit de tirer profit du confinement, quantique ou classique, qu’impose la taille nanométrique de chaque unité structurale, soit encore de réaliser des couplages au sein d’associations complexes, multifonctionnelles, que seule permet la petite taille de ces unités.

Ce livre est le rapport de synthèse du Groupe de travail « Nanomatériaux » de l’Observatoire Français des Techniques Avancées. Il analyse les multiples pistes qu’offrent la maîtrise des très petites échelles microstructurales dans la conception des matériaux et la maîtrise des associations - spontanées ou forcées – réalisables à cette échelle.

Il offre un état de l’art approfondi du domaine et décrit des perspectives qui concernent autant les matériaux de grande diffusion que les matériaux spécifiques.

Il présente des recommandations et propositions pour tirer le meilleur parti de cette démarche foisonnante.

Coordinateur du Groupe : Henri VAN DAMME, Professeur à l’ESPCI, Directeur du Laboratoire de Physico-Chimie Structurale et Macromoléculaire

SOMMAIRE

Conclusions et recommandations du Groupe

Argumentaire

I- Quels effets peut-on attendre des petites échelles ?

II- Nanostructuration et assemblage

II 1- Méthodes d’élaboration des matériaux nanostructurés

Eric GAFFET

II 2- Auto-organisation colloïdale en milieu liquide

Thomas ZEMB

III- Matériaux denses nanophasés

III 1- Matériaux métalliques nanostructurés : propriétés mécaniques

Gérard LE CAËR

III 2- Céramiques nanophasées : vers la superplasticité à (plus) basse température

Tanguy ROUXEL

III 3- Polaritons de surface dans les nanomatériaux ; applications

Jacques LAFAIT

III 4- Diélectriques à grains très fins

Claude NIEPCE

III 5- Couleur, apparence visuelle et propriétés structurales

Patrick CALLET

IV- Nanomatériaux poreux

IV 1- Matériaux nano- et mésoporeux synthétisés en milieu SMO

Henri VAN DAMME

IV 2- Stockage d’énergie et amortissement par mouillage forcé de matrices nano- ou mésoporeuses

Pascal PERRIAT

IV 3- Nanomatériaux hyperporeux : les aérogels

Thierry WOIGNIER

V- Nanocomposites

V 1- Nanocomposites argiles-polymères

Henri VAN DAMME

V 2- Nanotubes et nanocomposites nanotubes-polymères

Laeticia VACCARINI et Patrick BERNIER

V 3- Composites cimentaires à très hautes performances

Henri VAN DAMME

VI- Nanomatériaux sur support ou en couches minces

VI 1- Nanomatériaux et catalyse

Claude HENRY

VI 2- Nanomatériaux pour l’électronique de spin

Albert FERT

VII- Nanomatériaux dispersés

VII 1- Colloïdes magnétiques et ferrofluides

Valérie CABUIL

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