Dans un cours de chimie :
Docteur K. : - Un bon exemple d'application est le cas du nettoyage des eaux usées. Il arrive que les eaux usées contiennent une
certaine quantité de substances indésirables. Le phénol, par exemple... Dans ce cas, il faut décontaminer l'eau en la séparant du phénol. Comme le phénol est une substance à haut point
d'ébullition, il n'est pas très judicieux d'utiliser la distillation. On utilise plutôt l'extraction liquide-liquide. Je vous explique: on introduit dans le système eau/phénol un tiers solvant.
Généralement, la méthyl isobutyl cétone. Comme le phénol a plus d'affinités avec ce nouveau solvant qu'avec l'eau, il quitte l'eau et part dans la méthyl isobutyl cétone. Et l'eau est nettoyée!
Vous comprenez?
Petite brune au premier rang:
- Non, pas vraiment...
Docteur K. : - Attends, je vais t'expliquer ça autrement. Imagine que tu sors heu... avec Woody Allen, tiens. C'est ça: tu es en
couple avec Woody Allen. Mais là, Brad Pitt arrive. Brad Pitt est plus beau, plus jeune, plus bronzé, il porte un meilleur parfum... Bref, tu as plus d'affinités avec Brad qu'avec Woody.
Qu'est-ce que tu fais?
Petite brune: - Je plaque Woody Allen et je pars avec Brad Pitt?
Docteur K. : - Ben voilà! L'extraction liquide-liquide, c'est ça: partir avec Brad Pitt!
Comme quoi, en sciences, c'est important de savoir vulgariser...
Par Docteur K.
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La semaine passée, le 4ème colloque Polymer Nanocomposites se tenait à Boucherville. Ce
colloque a lieu tous les 2 ans depuis 2001. Il rassemble sur 2 journées des présentations sur le thème des matériaux renforcés à l’aide de nanoparticules : silicates (lamellaires ou non),
nanotubes et nanofibres (de carbone ou non).
Au programme, 35 communications, dont 3 ‘keynote lectures’ :
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Two-Decade Review of Polymer-Clay Nanocomposites, Dr. Okada, Toyota Central R&D Labs[1] (Japan)
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Carbon Nanotube Polymer Nanocomposites for Multifunctional and Structural Aerospace Applications, Dr. Park, National Institute of Aerospace (USA),
-
Polymer Nanocomposites: Prospects and Challenges, Prof. R. Mullhaupt, Albert-Ludwigs University, Freiburg (Germany)
La présentation du Prof. Müllhaupt a particulièrement retenu mon attention. ‘Chemists believe in chemistry, engineers believe in machines’, a-t-il dit. Et lui, c’est un
chimiste. Alors forcément, il nous a montré, à nous ingénieurs en génie mécanique ou en génie chimique, des manières de faire ce que nous ne savons pas faire en utilisant les matériaux de façon
plus intelligente.
Car en fin de compte, dans le domaine des nanocomposites, nous avons atteint une limite. Nous connaissons le potentiel des nanocharges que nous utilisons, mais n’arrivons pas
nécessairement à l’exploiter. Faute de ne pas savoir / pouvoir répartir les charges à un niveau réellement nanométrique. Faute aussi de ne pas toujours connaître et optimiser les interactions
charge / matrice. Au cours des 10 dernières années, nous avons ‘déblayé’ le terrain, testé différentes formulations, différents procédés, qui fonctionnent ou ne fonctionnent pas, nous ne savons
pas toujours pourquoi. Aujourd’hui, nous devons retourner nous asseoir et réfléchir. Il nous faut comprendre, afin de dépasser le stade du : ‘j’ai des nanoparticules – je les mélange
dans à peu près n’importe quoi – je regarde ce que ça donne’. Il y a encore beaucoup d’incompréhensions que nous devons lever si nous voulons être capable de formuler véritablement ces
matériaux à haute valeur ajoutée.
Alors hop ! Pas de temps à perdre : au travail !
[1] Oui : il s’agit bien du laboratoire qui a mis au point le
premier nanocomposite nylon / silicates lamellaires!
Par Docteur K.
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Les vacances approchent, et je sens poindre la question habituelle:
- Hé heu... Sur quoi il porte ton doctorat, déjà?
- Ben heu...
Pas toujours facile de vulgariser. Alors, je m'y prends un peu d'avance. Histoire de vous donner quelques pistes pour nos prochaines discussions!...
Mon doctorat porte sur l’élaboration de nanocomposites à matrice polymère, c’est-à-dire de matières plastiques renforcées à l’aide de particules
nanométriques (1 nanomètre = 1 milliardième de mètre!). Pour vous donner un ordre d'idée, l'épaisseur d'un cheveu est de l'ordre de 100 000 nanomètres. On touche donc à l'infiniment petit! Dans
le cadre de mon projet, j’ai choisi d’utiliser comme matrice le polyéthylène (un plastique que vous connaissez bien, car il sert notamment à fabriquer les sacs
d’emballage!), et comme renforts des nanoparticules d’argile (mon argile porte d’ailleurs un nom assez barbare : la montmorillonite!).
Très bien me direz-vous… Quel est l’intérêt de mettre de l’argile dans un polymère? C’est très simple : la montmorillonite est une argile naturelle (donc, bon marché!), constituée de
feuillets de longueur 100-300 nm et d’épaisseur 1nm. À l’état naturel, ces feuillets sont agglomérés entre eux sous forme de particules micrométriques (1 micron = 1 millionième de mètre!). Dans
certains polymères, comme le nylon (celui des bas…), il est possible de délaminer totalement ces feuillets, c'est-à-dire de tous les séparer individuellement. On
obtient alors des structures dites exfoliées, qui présentent des propriétés remarquables, résultant en une valorisation du matériau à coût modéré.
Et alors? Si tout cela est si simple, pourquoi passer 4 ans à faire un doctorat là-dessus, hein? Parce que dans le polyéthylène, les feuillets de montmorillonite ont tendance à rester agglomérés
entre eux, et il n’est pas facile de les disperser: la montmorillonite n'aime pas le polyéthylène!!! Il faut donc optimiser la formulation afin d’améliorer les affinités
entre le renfort et la matrice, et utiliser des équipements de mise en forme efficaces afin de briser les agglomérats. Et tout ça, c’est mon boulot!
Pour vous donner une petite idée de ce dont à l’air un nanocomposite polyéthylène / montmorillonite, voici quelques photos prises au microscope électronique à
transmission. À gauche, une formulation mal dispersée obtenue au début de mon doctorat : les feuillets d’argile (en noir) sont empilés les uns sur les autres et forment des
aggrégats. À droite, une formulation exfoliée : les feuillets d’argile sont maintenant uniformément répartis dans le polymère! (hum… entre les deux photos, compter quelques mois de
travail!).
Formulation de type ''micro''. Formulation de type
''nano''.
Et puis, à part le fait que c’est joli? Hé bien, la formulation de droite a une perméabilité à l’oxygène 2 fois plus faible que le polyéthylène pur (très important
pour les applications d’emballage alimentaire, par exemple!), et ses propriétés mécaniques sont 2 fois plus importantes. Ça valait la peine de bosser un peu, non?
Well. Too much science makes a girl boring… Je m’en vais donc regarder quelques épisodes de Nip/Tuck et admirer le beau Docteur Troy! Bye!
Par Docteur K.
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La nuit des Perséïdes est une pluie d'étoiles filantes qui a lieu chaque année, approximativement entre le 10 et le 12 août. Donc, en ce moment! Les étoiles filantes sont
issues de la rencontre entre la Terre et les poussières constituant la queue d'une comète. Dans le cas des Perséïdes, la comète en question est Swift-Tuttle.
À Montréal, qui vit jour et nuit, il n'est pas toujours évident d'observer les étoiles filantes en raison de la pollution lumineuse. En revanche, dans les laboratoires, on peut
parfois apercevoir de curieuses étoiles... Voici des cristaux de polyéthylène téréphtalate (le plastique qui est utilisé pour la fabrication des bouteilles et des vêtements en
laine polaire!) ayant grandi à partir de l'état fondu. Ça vaut bien une pluie de Perséïdes, non?
Sphérolites de PET observées entre polariseurs croisés (cristallisation isotherme à 225ºC pendant 30 minutes).
Par Docteur K.
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