Les nanomatériaux manufacturés par l'homme pour leurs propriétés nouvelles
Les nanotechnologies offrent de nombreuses possibilités pour des milliers de matériaux qui existent déjà, mais que l’on peut « doper » et améliorer, en leur greffant des propriétés nouvelles. Par exemple, en ajoutant des nanoparticules de dioxyde de titane aux ciments, ceux-ci deviennent « mangeurs de pollution » : ils détruisent les oxydes d’azote émis par les voitures...
Les nanomatériaux, c’est quoi ?
Les nanomatériaux désignent tous les matériaux composés ou constitués de nano-objets fabriqués par l’homme (à la différence des nanoparticules naturelles par exemple).
Ces nano-objets sont vraiment très petits : ils sont inférieurs à 100 nanomètres dans au moins une de leurs trois dimensions (longueur, largeur ou profondeur).
S’il existe déjà plusieurs centaines de nanomatériaux différents, quatre substances sont en fait à la source de 95% des nanomatériaux utilisés au quotidien :
Ils se présentent le plus généralement sous forme de poudres ultra-fines (dans des crèmes, des lotions, des sprays, des pansements...), et les humains ou l'environnement y sont alors directement exposés.
Ils peuvent être ajoutés à des matériaux solides (comme les nanotubes de carbone dans des cadres de vélos), auquel cas, ils n'entrent pas directement en contact avec les humains ou l'environnement lors de leur utilisation, mais uniquement pendant leur production ou lors de la dégradation des produits.
Ces nanomatériaux sont volontairement façonnés à cette échelle, pour offrir des propriétés physico-chimiques que n'auraient pas les matériaux structurés à l'échelle milli ou micrométrique.
Des propriétés inédites
L’intérêt et l’essor croissant des nanomatériaux s’expliquent par les propriétés inédites qu’il est possible de créer, par la modification de la matière, de la taille ou de la forme.
- Ainsi, certains nanomatériaux voient leurs propriétés renforcées :
- Le nano-argent devient par exemple un antibactérien très efficace. Cette efficacité décuplée s’explique notamment par la petite taille des nanoparticules : de même que des petits carrés de sucre se dissolvent plus aisément dans de l'eau chaude qu’un gros bloc de sucre, les nanoparticules offrent une surface de réaction plus grande que le même matériau non fragmenté et deviennent donc plus réactives.
- Le carbone, lui, peut devenir jusqu’à cent fois plus résistant que l’acier
- D'autres propriétés totalement nouvelles apparaissent1. Par exemple, à l’échelle nanométrique :
- l’or devient rouge
- l'aluminium devient explosif
- le dioxyde de titane ou le cuivre peuvent devenir transparents
Quel intérêt ?
La plupart des nanoproduits aujourd’hui sur le marché offrent des avantages dus à l’adjonction de poudres nanoparticulaires qui leur confèrent de nouvelles propriétés, aux atouts divers :
- élimination des bactéries (et des mauvaises odeurs !) pour les nano-argents, utilisés dans les textiles, les pansements, les sprays désinfectants, les revêtements des frigos, des claviers, des emballages alimentaires...
- résistance et légèreté pour les nanotubes de carbone, qui constituent un atout majeur notamment pour l’industrie des transports
- écran solaire ou effet catalytique (anti-pollutions) pour les nanoparticules de dioxyde de titane qui, en fonction de leur effet, sont commercialisées dans les crèmes solaires ou les ciments
- effet anti-agglomérant et donc fluidifiant pour les nanosilices à usage alimentaire, utilisées dans les sucres en poudre, les sels de table, etc.
- effet catalytique (déclenchement de réactions chimiques) pour les nanoparticules d’or, avec des applications dans le domaine de la santé
Nathalie Fabre et Mathilde Detcheverry
1 Voir par exemple, Nel A., Xia T., Li N. (2006). "Toxic potential of materials at the nanolevel", Science, 311:622-627.