Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
De par l'étendue et l'intérêt de leurs propriétés et les domaines dont elles relèvent, les nanomatériaux participent déjà à bon nombre d'applications industrielles. Cet article propose un récapitulatif de ces nombreuses et innovantes propriétés : mécaniques, électroniques, de transport, ferromagnétiques, optiques et chimiques. Sont présentées ensuite les familles particulières que sont les céramiques, les dispersions dans les polymères, les nanomatériaux biologiques et mimétiques et les fullerènes et nanotubes de carbone. Ainsi, les nanosystèmes peuvent être expliqués au travers de la nanofabrication de dispositifs électroniques et de l’électronique moléculaire.
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Due to the extent and interest in their properties and the domains to which are involved, nanomaterials are already used in numerous industrial applications. This article lists these innovative properties: mechanical, electronic, for transport, ferromagnetic, optical and chemical. The specific families constituted by ceramics, dispersions in polymers, biological and mimetic nanomaterials, fullerenes and carbon nanotubes are then presented. Nanosystems can thus be explained through the nanoproduction of electronic devices and via molecular electronics.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Dans cet article, on se propose de passer en revue les propriétés et les principales applications des matériaux pour lesquels une phase au moins, déterminante pour certaines propriétés, a des dimensions inférieures à 100 nanomètres. Les structures et méthodes d'élaboration de ces matériaux sont développées dans l'article Nanomatériaux. Structure et élaboration [NM 3 010] du même traité auquel le lecteur se reportera.
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- Version courante de juil. 2020 par Pierre MÜLLER
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Nanosystèmes2. Familles particulières
2.1 Céramiques
2.1.1 Matériaux céramiques structuraux
Pendant près de vingt ans, des efforts considérables ont été faits pour valider l'utilisation de céramiques, principalement du carbure et du nitrure de silicium, comme matériaux structuraux chauds. Il faut bien reconnaître qu'ils ont échoué, car le problème de la fragilité, associé à la présence de défauts, n'a pas été surmonté à un niveau de prix acceptable.
Les nanomatériaux ne sont pas une voie vers la solution recherchée. Nous avons en effet vu deux effets antagonistes (cf. [NM 3 010]) : la réduction de la taille des particules permet bien d'augmenter de façon importante le coefficient de concentration de contraintes critique, mais la déformation facile aux joints de grains provoque une réduction importante de la limite élastique et de la tenue en fluage. Enfin, les technologies de production de poudres, même les moins coûteuses (mécanosynthèse), restent d'un prix incompatible avec les applications mécaniques de grande diffusion.
Quelques applications :
-
de haute technologie : la société Lockheed a muni des têtes de missiles de cônes en zircone-alumine, avec une taille de grain à la limite supérieure du domaine nanométrique (200 à 500 nm) ;
-
ou de moyenne technologie : la société Bosch a réalisé des têtes d'outils en céramique de taille de grain comparable, à partir de polymères précurseurs des composés du silicium et du bore chargés de particules de SiC, et surtout de vitrocéramiques, qui sont des produits obtenus par cristallisation maîtrisée de verres, avec formation de cristallites de l'ordre de 100 nm ;
-
relevons aussi la production de verres métalliques massifs comportant de très petites particules de carbures de métaux de transition réfractaires (ZrC, NbC...), pour des applications en tribologie.
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Familles particulières
BIBLIOGRAPHIE
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