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Nanoparticule, nano-objet, nanomatériau, matériau nanostructuré : définitions

Nanoparticule, nano-objet, nanomatériau, matériau nanostructuré : définitions

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On recense de multiples dénominations dans le domaine des nanotechnologies qui envahissent tous les secteurs d’activités professionnelles.

En réduisant la taille de certains matériaux, en passant à l’échelle nano, on peut développer de nouvelles propriétés physiques pour ces matériaux (conductivité, résistance mécanique), biologiques, etc L’industrie textile, par exemple, introduit des fibres nanostructurées pour obtenir des textiles qui se froissent moins. Les nano-objets  (particules, fils, tubes, fils, plaquettes) sont des entités dont au moins une dimension est inférieure à 100 nanomètres. Les nombreuses définitions des nanos sont données par des normes ISO en France et par le SCENHIR, au niveau européen.

Définitions des nanos en France, en référence aux Normes ISO 
Définition des nanos, en référence au SCENHIR, comité scientifique européen des risques sanitaires émergents et nouveaux 

Définitions des nanos en France, en référence aux Normes ISO

En France, les définitions des nanos sont données par les normes ISO/TS27687:2008 (F) ou ISO/TS80004-4 : 2011 (F)

Nanosciences

Les nanosciences correspondent à l’ensemble des connaissances mobilisées à l’échelle nanométrique

Nanotechnologies

Les nanotechnologies recouvrent les instruments, les techniques de fabrication, la mise en œuvre des nanosciences pour les applications dérivées ( ordinateurs, téléphones portables, etc)

Distinction Particules ultra fines et nanoparticules

Cette distinction particule ultra fines et nanoparticules correspond à la distinction particules naturelles et particules fabriquées par l’homme.

Une nanoparticule est fabriquée intentionnellement par l’homme,tandis que les particules ultra-fines sont des particules naturelles ou anthropiques (c’est à dire pas fabriquées intentionnellement : c’est le cas des particules dans le milieu de la soudure).

La fièvre des soudeurs résulte de l’inhalation de particules ultra-fines

Les nanos manufacturés sont des particules ou nano-objets fabriqués intentionnellement qui présentent des propriétés bien spécifiques à cette échelle.

Nanomatériau

Le terme nanomatériau est un terme générique qui recouvre à la fois les nano-objets et les matériaux nanostructurés

Matériaux nanostructurés

Un matériau nanostructuré est un matériau qui a une structure interne ou de surface à l’échelle nanométrique.

Nano-objets

Parmi ces matériaux nanostructurés, on utilise plutôt le terme de nano-objet dans le cas où le matériau a une, deux ou ses trois dimensions externes à l’échelle nanométriques.

  • Si les 3 dimensions externes sont inférieures à 100 nm : ce sont des nanoparticules
  • Si 2 dimensions externes sont inférieures à 100 nm, ce sont des nanofibres
    • nanofibres creuses : ce sont les nanotubes
    • nanofibres pleines : ce sont les nanotiges
    • nanofibres électriquement conductrice ou semi-conductrice : ce sont les nanofils
  • Si 1 dimension externe est inférieure à 100 nm, ce sont les nanoplaques
    (sachant que les dimensions externes les plus grandes ne sont pas nécessairement à l’échelle nanométrique) :

    • nanofeuillet,
    • nanocouche,
    • nanorevêtement.

Agglomérats et agrégats

La plupart de ces particules d’agglomèrent et s’agrègent : il faut différencier les agglomérats et les agrégats. Pour mémoire des surfaces d’échange différentes confèrent des propriétés différentes aux nanoparticules.

  • Dans un agglomérat, les nanoparticules sont faiblement liées entre elles,
    on peut donc les séparer facilement avec un coup de marteau.
    On peut imaginer l’agglomérat avec les particules liées uniquement par les coins.
    Dans un agglomérat, l’aire de la surface externe résultante correspond à la somme des aires de surface de chacun des composants.
  • Par contre dans un agrégat, les nanoparticules sont fortement liées entre elles,
    il est difficile de les séparer.
    Dans un agrégat, l’aire de la surface externe résultante peut être plus petite que la somme des aires de surface de chacun des composants (les particules sont bien collées entre elles).

5 catégories de matériaux nanostructurés 

La norme ISO distingue 5 catégories de matériaux nanostructurés

Poudre nanostructurée

Une poudre nanostructurée est une poudre composée d’agglomérats nanostructurés ou d’agrégats nanostructurés ou d’autres particules de matériaux nanostructurés.

  • Agrégat nanostructuré
  • Agglomérat nanostructuré
  • Particule cœur-écorce nanostructurée : particule composée d’un cœur et d’une ou plusieurs écorces, le diamètre du cœur ou l’épaisseur d’une écorce étant à l’échelle nanométrique
  • Capsule nanostructurée : coque dont l’épaisseur est à l’échelle nanométrique et qui peut enclore, fixer, transporter ou libérer des substances

Nanocomposite

Un nanocomposite est un solide composé d’un mélange de deux ou plusieurs matériaux de phases distinctes, dont une ou plusieurs sont des nanophases ( les nano-objets incorporés dans une autre phase constituent une nanophase).

  • Nanocomposite à matrice polymère : il contient au moins une phase polymère majoritaire
  • Nanocomposite à argile polymère : nanocomposite à matrice polymère qui contient une phase argileuse nanostructurée
  • Nanocomposite à matrice métallique : il contient au moins une phase métallique majoritaire
  • Nanocomposite à matrice céramique : il contient au moins une phase céramique majoritaire

Nanomousse solide

Une nanomousse solide est une matrice solide remplie d’une seconde phase, gazeuse, ce qui produit généralement un matériau de masse volumique bien plus faible, comprenant une matrice nanostructurée

Matériau nanoporeux

Un matériau nanoporeux est un matériau solide contenant des nanopores;

Un nanopore est une cavité dont au moins une dimension est à l’échelle nanométrique et qui peut contenir un gaz ou un liquide.
Quet les nanopores sont reliés entre eux, ils peuvent assurer un transport à travers le matériau ( perméabilité).

Nanodispersion fluide 

Une nanodispersion fluide est un matériau hétérogène dans lequel des nano-objets ou une nanophase sont dispersés dans une phase fluide continue de composition différente.

Nanosuspension : nanodispersion fluide dont la phase dispersée est solide
Nano-émulsion : nanodispersion fluide contenant au moins une nanophase liquide
Nanomousse liquide : nanodispersion fluide remplie d’une seconde nanophase gazeuse, ce qui produit généralement un matériau de masse volumique bien plus faible
Nano-aérosol : nanodispersion fluide composée d’une matrice gazeuse et d’au moins une nanophase liquide ou solide

Cette terminologie est importante à connaître et a des répercussions sur les obligations des industriels qui produisent ces nanomatériaux.
Prenons le cas d’un produit tel que la litière pour chats : il s’agit d’un matériau nanostructuré puisqu’elle comporte des pores de taille nano. Le produit serait moins absorbant si les pores étaient à l’échelle micro et non nano car la surface d’absorption serait plus faible. Néanmoins, bien qu’étant nanostructuré, ce produit n’est pas pour autant un nanomatériau et est dispensé de toutes les contraintes relatives aux nanomatériaux.
Il est important ce savoir si un matériau est nanostructuré puisque si on le coupe on peut être exposé à des nanoparticules.

Définition des nanos, en référence au SCENHIR, comité scientifique européen des risques sanitaires émergents et nouveaux

Le SCENHIR est un comité scientifique européen des risques sanitaires émergents et nouveaux,  Scientific Committee on Emerging et Newly identified Health Risks.

Position on the definition of the term nanomaterial
Consideration on a definition of nanomaterial pour regulatory purpose :

Ce rapport donne entre autres les définitions des nanomatériaux en Australie, aux USA, au Canada, au danemark et en Grande-Bratagne.

Selon ce comité, réduire tous les nanomatériaux à une gamme de taille inférieure à 100 nm n’est pas scientifiquement approprié et il propose de se baser sur une échelle de 1 à 999 nm et de réaliser une approche par catégorie : la plupart des matériaux contiennent des nano-objets disparates en taille et en forme.

3 catégories sont identifiées :

  • Catégorie 1 :
    la distribution majoritaire des tailles des particules est supérieure à 500 nm :
    avoir des particules de taille inférieure à 100 nm étant peu probable, on considère qu’il ne s’agit pas de produits nano.
  • Catégorie 2 :
    la distribution des tailles des particules est comprise entre 100 et 500 nm,
    avoir des particules de taille inférieure à 100 nm est probable mais il y a en a moins de 15%, on commence à parler de produits nano.
  • Catégorie 3 :
    la distribution des tailles des particules est comprise entre 1 et 100 nm , ce sont des produits nano.

Cette définition a été critiquée parce que la distribution des tailles est rarement disponible.

Sachant que la fiche de données de sécurité d’un produit ne donne pas la taille des particules, il n’est pas toujours simple de savoir s’il existe ou non une exposition à des nanoparticules dans l’atmosphère de travail. Il faut penser à consulter la fiche technique du produit puisqu’elle indique parfois la taille des particules.


NANOSANTE.NET > REVUE  DE  PRESSE

Source : Atousante.com
Date de parution : 18/03/2015

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