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RÉSUMÉ
En dispersant correctement des nano-objets dans diverses matrices, on obtient des matériaux composites dont les propriétés offrent de nouvelles opportunités. Cependant, il est indispensable de caractériser les nano-objets au préalable et d'en contrôler la qualité pour garantir la reproductibilité des propriétés visées. La taille, la morphologie, la composition, la surface spécifique sont des exemples de propriétés incontournables des nano-objets. Le contrôle de l'environnement de travail a, lui aussi, son importance.
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Stéphanie GEORGE : Ingénieur civil chimiste, diplômée de l'Université de Liège (ULg) - Ingénieur Projets chez Sirris
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Nicolas LAMPROYE : Ingénieur civil chimiste, diplômé de l'Université de Liège (ULg) - Ingénieur Projets chez Sirris
INTRODUCTION
Depuis plusieurs années, les milieux scientifiques et industriels manifestent un intérêt croissant pour les nanotechnologies dans des domaines aussi variés que la médecine, la chimie ou encore les sciences des matériaux. Cet intérêt est justifié par les propriétés inédites et parfois surprenantes des nano-objets. En effet, des propriétés élémentaires que l'on considère comme des constantes, telles que la température de fusion ou les constantes cinétiques des réactions chimiques, se trouvent modifiées lorsque le matériau se présente sous forme nanométrique. Il apparaît de façon assez évidente que ces écarts apparemment sibyllins par rapport aux théories établies sont dus aux caractéristiques particulières des nano-objets. C'est pourquoi la détermination de ces caractéristiques revêt une importance capitale pour les applications ainsi que pour le développement des marchés et des technologies. Une grande majorité des techniques actuellement utilisées pour la caractérisation de nano-objets n'ont pas été développées initialement dans ce but. Dès lors, il est important de connaître les limitations et les avantages de ces techniques dans le cadre des nanotechnologies. Comme nous le verrons dans cet article, il importe de choisir les méthodes qui peuvent être utilisées en fonction de la situation rencontrée et des informations visées. Le raisonnement s'applique aussi aux nanocomposites (matériaux incluant des nano-objets) dont la caractérisation met en évidence leurs propriétés améliorées. Ainsi peut on envisager l'exploitation du potentiel énorme qu'ils représentent.
L'expertise technique et scientifique de référence
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Techniques de caractérisation des nano-objets
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1. Présentation
La « nanoscience » est l'étude des phénomènes et la manipulation des matériaux aux échelles atomique, moléculaire et macromoléculaire, où les propriétés diffèrent significativement de celles à plus grande échelle, alors que les « nanotechnologies » regroupent tout ce qui touche à la conception, la caractérisation, la production et l'application de structures, dispositifs et systèmes par contrôle de la forme et de la taille à l'échelle nanométrique . Les nanotechnologies relèvent de la recherche appliquée. Les applications concernées présentent un potentiel économique important dans de nombreux domaines tels que la médecine, la chimie, l'énergie, l'économie des ressources ou encore l'environnement. Ainsi le marché des nanotechnologies devrait s'élargir au cours des années à venir. Cependant, afin de concrétiser pleinement le potentiel de ce secteur, il est primordial de faire appel à des méthodologies rigoureuses, non seulement pour analyser et quantifier les résultats obtenus, mais encore pour assurer le succès industriel des développements réalisés. À l'heure actuelle, de nombreuses techniques d'analyse sont utilisées dans le domaine des nanotechnologies. Mais elles n'ont pas été spécifiquement conçues pour être appliquées à des nano-objets. De ce fait, il y a lieu de revenir sur les principes théoriques qui gouvernent ces techniques afin d'en préciser les champs d'application ainsi que les limitations.
Avant de pouvoir entrer plus en détail dans l'étude de ces techniques d'analyse, il est nécessaire de définir le vocable et les concepts propres aux nanotechnologies. De nombreux termes ont vu le jour pour désigner les objets nanométriques comme par exemple « nanoparticules », « nanotubes », « nano-objets », et bien d'autres encore. Malgré leur similitude apparente, ils couvrent des concepts bien précis et différents les uns des autres. Avant d'entamer l'exposé des différentes techniques de caractérisation, il importe de préciser la signification exacte de ces termes.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Nanoscience and nanotechnologies : opportunities and uncertainties. - The Royal Society and The Royal Academy of Engineering, juil. 2004.
-
(2) - COMMISSION EUROPEENNE - Recommandation de la Commission du 18 octobre 2011 relative à la définition des nanomatériaux. - – 2011/696/UE (2011).
-
(3) - GARINI (Y.), VERMOLEN (B.J), YOUNG (I.T.) - From micro to nano : recent advances in high resolution microscopy. - Analytical biotechnology, 16, p. 3-12 (2005).
-
(4) - SEEBACHER (S.), OSTEN (W.), VEIKO (V.P.), VOZNESSENSKI (N.B.) - Inspection of nano-sized SNOM-tips by optical far field evaluation. - Optics and Lasers in Engineering, 36, p. 451-473 (2001).
-
(5) - MONTGOMERY (P.C.), SERIO (B.), ANSTOTZ (F.), MONTANER (D.) - Far field optical microscopy : how far can you go in nanometric characterization without resolving all the details ? - Applied Surface Science, 281, p. 89-95 (2013).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Air quality – particle size fraction definitions for health-related sampling - ISO 7708 1995 - 1995
-
Nanotechnologies – Terminology and definitions for nano-objects – Nanoparticle, nanofibre and nanoplate - ISO/TS 27687:2008 - 2008
-
Nanotechnologies — Occupational risk management applied to engineered nanomaterials - ISO/TS 12901:2012 - 2012
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Constructeur d'appareil de mesure de nanoparticules dans l'atmosphère
Grimm aerosol technik GmbH KG http://www.grimm-aerosol.com/
DEKATI https://www.dekati.com/
Naneum http://www.naneum.com/
Palas http://www.palas.de/en/
Hauke KG http://www.hauke.at/
PIXE International Corporation http://pixeintl.com/Impactor.asp
MSP Corporation http://www.mspcorp.com/
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
AFSSET (Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail) http://www.afsset.fr/
NIOSH (National Institute for Occupational Safety and Health) http://www.cdc.gov/NIOSH/
IRSST (Institut de recherche Robert-Sauvé en santé et en sécurité du travail) http://www.irsst.qc.ca/
INRS (Institut...
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