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Nanocomposites polymères à renfort cellulosique

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Perspectives et évolution
Nanoparticules cellulosiques : propriétés et applications à l'emballage

Auteur(s) : Alain DUFRESNE

Date de publication : 10 juil. 2013

Relu et validé le 30 nov. 2021

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8. Perspectives et évolution

Bien que la cellulose soit le polymère le plus abondant sur terre, ce n'est que récemment qu'elle a pris de l'importance comme matériau nanostructuré, sous forme de nanocristaux de cellulose (NCC), cellulose microfibrillée (MFC) et cellulose bactérienne.

Il y a actuellement une quantité considérable de recherches sur ces matériaux, et le développement commercial est en cours avec des applications très prometteuses.

Les marchés envisagés sont :
- les composites ;
- l'électronique (circuits flexibles) ;
- l'énergie (batteries flexibles, comme les batteries au lithium, ou les panneaux solaires) ;
- les revêtements (peintures et vernis) ;
- les détergents ;
- les adhésifs ;
- la construction ;
- les pâtes et papiers ;
- les encres ;
- la filtration ;
- la médecine et la science de la santé (ingénierie tissulaire, peau et cartilage artificiels, cicatrisation) ;
- les dispositifs optiques (propriétés réflectives pour papiers de sécurité, barrières réflectives d'UV ou IR) ;
- les agents épaississants ;
- les cosmétiques et aérogels.
L'une des applications potentielles de la nanocellulose est l'emballage alimentaire biodégradable.

En dépit des avantages majeurs de la nanocellulose, tels que sa non-toxicité, une grande disponibilité et d'excellentes propriétés mécaniques, son utilisation se limite à des applications de niche. Sa sensibilité à l'humidité, son incompatibilité avec les polymères hydrophobes, et la consommation d'énergie élevée nécessaire pour sa production, l'ont, jusqu'à présent, empêchée de rivaliser avec d'autres produits de masse, tels que le papier ordinaire ou les plastiques.

La nanocellulose est produite à l'échelle du laboratoire par lots de l'ordre du kilogramme. Toutefois, un certain nombre de sites de production ont été, ou sont, en cours de construction pour accroître la production à plusieurs tonnes par jour. Les NCC et la MFC sont les types de nanoparticules les plus largement produites.

La production a augmenté de 1 000 % en deux ans et sera probablement encore augmentée dans les années à venir.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - MOON (R.J.) - Nanomaterials in the forest products industry. - McGraw-Hill Yearbook in Science & Technology. Chicago, p. 225 (2008).
(2) - DUFRESNE (A.) - Nanocellulose : from nature to high performance tailored materials. - Walter De Gruyter GmbH, Berlin/Boston (2012).
(3) - HERRICK (F.W.), CASEBIER (R.L.), HAMILTON (J.K.), SANDBERG (K.R.) - * - J. Appl. Polym. Sci. Polym. Symp., 37, p. 797 (1983).
(4) - BOLDIZAR (A.), KLASON (C.), KUBAT (J.), NÄSLUND (P.), SAHA (P.) - * - Intern. J. Polym. Mat., 11, p. 229 (1987).
(5) - HENRIKSSON (M.), HENRIKSSON (G.), BERGLUND (L.A.), LINDSTRÖM (T.) - * - Eur. Polym. J., 43, p. 3434 (2007).
(6) - PÄÄKKÖ (M.), ANKERFORS (M.), KOSONEN (H.), NYKÄNEN (A.), AHOLA (S.), ÖSTERBERG (M.), RUOKOLAINEN (J.), LAINE (J.), LARSSON (P.T.), IKKALA (O.), LINDSTRÖM (T.) - * - Biomacromolecules,...

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