Article de référence | Réf : IN74 v1

Contrôles de la chimie et nouvelles propriétés des nanotalcs
Nanotalcs synthétiques : des nanoparticules argileuses à l'assaut de l'industrie

Auteur(s) : François MARTIN

Date de publication : 10 juil. 2008

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INTRODUCTION

La course vers les nanomatériaux que se livrent laboratoires privés et laboratoires de recherche publique a permis le développement de nouveaux matériaux de taille nanométrique, conservant les caractéristiques des talcs naturels, avec de nouvelles propriétés physiques et chimiques, qui laissent présager d'un développement sans précédent dans de nouvelles applications industrielles dans lesquelles le talc naturel ne pouvait entrer, en particulier en tant que nanoparticules lubrifiantes résistantes à haute température.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in74


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4. Contrôles de la chimie et nouvelles propriétés des nanotalcs

Le protocole de synthèse utilise du chlorure de métal pour l'apport de la source en magnésium. L'équilibre de l'électroneutralité est réalisé pour un talc pur par l'occupation des octaèdres de la couche octaédrique par des cations divalents Mg2+. Cet équilibre ne sera pas rompu si le magnésium est remplacé par un autre cation divalent comme par exemple Ni2+, Co2+, … Les produits obtenus ne seront plus des talcs sensu stricto mais des équivalents où tout le magnésium peut être remplacé par du nickel, la formule structurale devient alors Ni3Si4O10(OH)2. Il est possible aussi de concevoir un produit avec une proportion égale de Ni et Mg et on peut obtenir un produit par exemple avec cette stœchiométrie (Ni50 %Mg50 %)3Si4O10(OH)2. Les résultats montrent que les produits finaux sont tous des équivalents des nano-talcs, qu'ils sont purs, et que les cations Ni2+ et Mg2+ se répartissent aléatoirement dans la couche octaédrique. Il est ainsi possible d'obtenir une solution solide complète et continue entre le pôle pur Mg et le pôle pur Ni. Il en est de même avec d'autres cations Co, Mn, Fe…, et des séries chimiques associant plusieurs cations dans la couche octaédrique ont été obtenues. Ces « nanotalcs » avec Ni et Co ne sont par contre plus de couleur blanche mais les cations Ni et Co en site octaédrique imposent une couleur aux produits finaux (figure 8), couleur qui résiste après broyage, contrairement aux talcs naturels qui eux deviennent blancs après broyage (absorption d'une certaine longueur d'onde pour la roche stéatite qui disparaît après broyage – agencement spécifique des particules dans la roche – relaxation de défauts structuraux …). Notons aussi que les gels de départ possèdent cette couleur imposée par le cation octaédrique.

Sur les couches minces magnétiques :

Couches minces et nanostructures magnétiques   de O. Fruchart

L'une des particularités de ces nanotalcs incorporant du Ni, Co, Fe…, est de présenter à certaines températures des comportements magnétiques nano-aimants (brevet industriel en cours de dépôt) alors que les nanotalcs Mg et les talcs naturels, eux, ne présentent aucun comportement magnétique ; il en est de même de la...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MARTIN (F.), PETIT (S.), GRAUBY (O.), NOACK (Y.), HAZEMANN (J.L.), DECARREAU (A.) -   Experimental study (200 °C) of tetrahedral solid solution (Si-Ge) in Ni  -  Co and Mg talcs. Thin Solid Film, 222, 189-195 (1994).

  • (2) - PETIT (S.), ROBERT (J.L.), DECARREAU (A.), BESSON (G.), GRAUBY (O.), MARTIN (F.) -   Contribution of spectroscopic methods to 2:1 clay characterization  -  Bull. Centres Rech. Explor. – Prod. Elf Aquitaine, 19, 1, 119-148 (1995).

  • (3) - MARTIN (F.), ILDEFONSE (Ph.), HAZEMANN (J.L.), PETIT (S.), GRAUBY (O.), DECARREAU (A.) -   X-ray absorption fine structure and Fourier transform Infrared studies of the Ge-Si-solid solution in talcs  -  European Journal of Mineralogy, 8, 289-299 (1996).

  • (4) - MARTIN (F.), PETIT (S.), GRAUBY (O.), LAVIE (M.P.) -   Gradual H/D substitution in synthetic germanium bearing talcs : a method for infrared assignment  -  Clay Minerals, 34, 365-374 (1999).

  • (5) - MARTIN (F.), MICOUD (P.), DELMOTTE (L.), MARECHAL (C.), LE DRED (R.), DE PARSEVAL (Ph.), MARI (A.), FORTUNE (J.P.), SALVI (S.), BEZIAT (D.), GRAUBY (O.), FERRET (J.) -   The structural formula of talc from the Trimouns deposit,...

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