Vers le développement de nouvelles fonctions pour les matériaux

L’utilisation des nanomatériaux est aujourd’hui en plein essor du fait de leurs propriétés physiques, chimiques ou biologiques particulières leur conférant de nombreuses applications innovantes notamment dans le secteur industriel. Autrefois confinés dans les laboratoires, ils sont désormais présents dans le monde de l’industrie. Les applications possibles sont très nombreuses. Elles sont également d’une infinie diversité. Voyons, à travers ce question/réponse, quels sont les potentialités principales des nanomatériaux.

Qu’est-ce qu’un nanomatériaux ?

Les nanomatériaux sont composés de structures dont au moins une des dimensions varie entre 1 et 100 nm (1 nanomètre = 1 millionième de millimètre), leur conférant ainsi des propriétés physico-chimiques tout à fait particulières. Les propriétés des nanomatériaux sont devenues un champ d’expérimentation pour les laboratoires de recherche il y a une vingtaine d’années.

Quels Sont les champs d’application des nanomatériaux ?

Le domaine des nanomatériaux devrait représenter 30 à 33 % des applications prévues d’ici à 2015 (sur un marché de 1000 milliards de dollars).
On peut distinguer 4 familles d’application :

• La physique, avec les nanomatériaux proprement dits : utilisation de fullerène C60, molécule composée de 60 atomes de carbone disposés en sphère pour sa résistance, dans les transports, le spatial par exemple.
• La chimie : production de molécules nouvelles, nano-codes, lubrifiants, matériaux anti-poussières ou anti-humidités, vitres auto-teintantes ou auto-nettoyantes…
• La mécanique : nano-outils, nano-robots, et pourquoi pas des nano-usines. On trouve aussi des « niches applicatives » dans des domaines spécifiques (par exemple les nano-moteurs pour le gonflement des airbags).
• L’environnement : utilisation de la faible densité des nano-tubes pour stabiliser les sols, recherche sur la neutralisation des molécules à effet de serre… Et les nanomatériaux ont aussi la capacité d’améliorer le rendement des capteurs solaires grâce aux nanotubes.

Quel potentiel en termes de débouchés commerciaux pour les nanomatériaux ?

Au total, le potentiel est important mais il faut tenir compte d’un échelonnement des débouchés qui pourrait prendre 10 à 15 ans. Mais au-delà des applications déjà existantes, les champs d’application sont tellement larges que le potentiel d’innovation est très important.
La tendance actuelle veut que le développement des recherches soit orienté sur des champs d’application à forts enjeux sociétaux : énergie durable, efficacité énergétiques des bâtiments et des transports, diminution des impacts des matériaux sur l’environnement.

Quelles applications au niveau des textiles ?

L’industrie textile recourt aux nanotechnologies pour améliorer ses produits et leur résistance. Mais ce n’est pas tout. Dans le domaine du vêtement de sport, par exemple, des nanoparticules métalliques (d’argent par exemple) sont intégrées aux fibres afin de donner des propriétés bactéricides au tissu et de lutter contre les mauvaises odeurs. Il faut savoir que ces nanoparticules, à titre d’exemple, que ces molécules sont présentes dans plus de 600 produits : pansements, électroménager, vêtements professionnels…
Dans le futur, le textile d’habillement deviendra multifonctionnel. Au sein de la fibre textile, les nanocomposants, à l’intérieur du tissu, permettront de remplir des fonctions telles que le suivi physiologique de la personne, alors que l’on utilise actuellement des appareils lourds et volumineux actuellement. A terme, les chercheurs pensent pouvoir concevoir des tissus capables de transformer l’énergie dépensée par le corps humain en électricité.

Quels autres secteurs de l’industrie utilisent des nanomatériaux ?

Dans l’industrie automobile par exemple, de nombreux matériaux sont utilisés. Le but avoué est de réduire le poids des véhicules (de 20 à 50 %), afin d’abaisser la consommation de carburant. L’ensemble des matériaux qui remplacent progressivement l’acier et les métaux, comme les polymères, peuvent être renforcés par des nanomatériaux. Les nanomatériaux permettront également de lutter contre la formation de rayures.
Autre exemple, dans le secteur de la construction. Aujourd’hui, l’ajout lors de la fabrication du béton de fumée de silice augmente leur fluidité et améliore leurs propriétés mécaniques. Les ingénieurs utilisent également des aérogels de silice pour renforcer le pouvoir d’isolation thermique du béton. Des nanoparticules de dioxyde de titane, elles, rendent ces bétons autonettoyants en provoquant, sous les rayons UV de la lumière du soleil, la décomposition des déchets organiques responsables de la salissure des bâtiments.

Y a-t-il des risques inhérents à l’utilisation des nanomatériaux ?

A la demande des ministères chargés de l’écologie, de la santé et du travail, l’Afsset avait déjà produit un rapport [1] (en juillet 2006). Ce dernier avait permis de faire l’état des connaissances et mis en lumière la nécessité d’une définition précise « des » nanomatériaux, la complexité de leur étude du fait de leur dimension et donc de recourir à un langage commun afin de comparer les données.
A la suite de ces constations, le gouvernement avait saisi à nouveau l’Afsset pour effectuer une étude relative aux effets sur la santé des travailleurs exposés aux nanomatériaux manufacturés.

Quels sont les effets sur la santé d’une exposition à des nanomatériaux ?

On ne peut exclure l’existence d’effets sanitaires sur l’homme ni de conséquence sur l’environnement à la suite d’une exposition à des nanomatériaux. Le discours de l’AFSSET est le suivant : « Au vu des données de la littérature scientifique, l’existence de dangers potentiels pour l’homme et l’environnement liés à la toxicité, l’écotoxicité et au risque d’explosion ne peut être écartée ». Ces dangers potentiels sont identifiés pour une exposition par voie cutanée, par ingestion ou, plus fréquemment, par inhalation.
Les experts recommandent de renforcer les mesures de prévention des expositions en milieu de travail, et constatent des difficultés métrologiques pour caractériser de manière pertinente l’exposition des professionnels qui manipulent des nanomatériaux.

[1] le rapport de l’Afsset, qui date de 2006, sur les risques liés à l’exposition aux nanomatériaux est disponible ici

P.T