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Polymères nanoporeux : un étonnant potentiel d’applications !

Industrie et Technologies
Lyon, le 23 janvier. La journée organisée par le Groupe français d’études et d’applications des polymères a été consacrée aux nanoporosités dans les polymères. Applications : filtration, dé

Selon leur porosité, les polymères nanoporeux peuvent se développer dans des domaines aussi variés que la filtration, la dépollution, la catalyse, les capteurs voire la microélectronique ou l’optique.

La journée «atelier de prospective» organisée par le Groupe français d’études et d’applications des polymère, l’Agence Rhône-Alpes pour la maîtrise des matériaux et l’Insa de Lyon a fait le point sur les techniques mises en œuvre et les applications.

Markus Antonietti du Max-Planck Institute sur les colloïdes et les interfaces (Postdam, Allemagne) présentait quelques applications potentielles des gels polymères poreux. La présence de pores de taille et connectivité définies intéresse d’abord le domaine des membranes sélectives, des matériaux de chromatographie et de gels d’électrophorèse. Le développement de nouveaux isolants thermiques à très basse conductivité thermique peut aussi bénéficier de la porosité contrôlée de ces polymères.

Autre exemple : ces polymères nanoporeux peuvent s’avérer intéressants comme isolants à faible constante diélectrique pour systèmes microélectronique. C’est ainsi que des films de polyimide nanoporeux ont été réalisés à partir de copolymères block polyimide-poly(propylène oxyde).

Dans le domaine de la pharmacie enfin, les développements portent notamment sur des gels polymères pour le relargage contrôlé de médicaments en fonction de la morphologie des pores

Monique Mauzac, du laboratoire Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique de l’université Paul Sabatier (à Toulouse), présentait des polymères nanoporeux obtenus par la technique d’empreinte moléculaire. «Cette technique consiste à positionner par liaison covalente ou interactions de faible énergie, des monomères autour d’une molécule préalablement sélectionnée. Après polymérisation des monomères et réticulation, la molécule en question doit être retirée tout en laissant son empreinte dans le polymère. On obtient alors un polymère imprimé qui peut servir de support chromatographique (en particulier pour la séparation d’énantiomères), d’élément de reconnaissance dans la réalisation de capteurs spécifiques, en catalyse ou comme adsorbant sélectif». 

Au CEA, Gilles Vériot du laboratoire Composants organiques fonctionnels (à Gif-sur-Yvette) développe l’ingénierie des polymères à empreinte moléculaire vers des applications dans le domaine des capteurs. Les seuils de détection envisagés sont alors inférieurs au ppb (partie par milliard). «Le concept d’empreinte moléculaire peut s’appliquer au secteur de l’environnement (mesure de COV, contrôle de procédés) ou de la sécurité civile et militaire (limitation des risques). Il satisfait plusieurs de besoins actuels en termes de performances (sensibilité, sélectivité), de miniaturisation et d’opérationnalité sur le terrain».

Gilles Vériot reconnaît toutefois que les performances des polymères à empreinte moléculaire actuels restent, en termes de sensibilité, en deçà de celles des capteurs plus classiques. Un défaut qui est lié principalement à la mauvaise homogénéité des sites de reconnaissance et de leur accessibilité. Le chercheur présentait notamment le principe de fonctionnement d’un capteur polymère à ondes acoustiques de surface (SAW). 

Christian Guizard de l’Institut européen des membranes (à Montpellier) présentait pour sa part les travaux actuels sur les matériaux hybrides organiques-inorganiques nano et méso-poreux. «On trouve dans la littérature des exemples sur l'intérêt des dérivés de silsesquioxanes dans l'élaboration de matériaux poreux. Par exemple l'utilisation d'une résine commerciale à base de composés hydrogeno-silsesquioxane a permis de préparer des xérogels de silice mésoporeux ayant les mêmes caractéristiques que des aérogels (volume poreux de l'ordre de 2 cm3/g). Il est aussi possible de former des mousses céramiques en deux étapes à partir de polysilsesquioxanes fonctionnalisés. Un prétraitement thermique à 200°C est destiné à former le réseau, la céramisation s'effectuant ensuite à plus haute température (1000°C) par décomposition du matériau hybride». 

Enfin, deux industriels présentaient leurs développements en cours sur ces sujets. Pierre Roy du groupe Protex (à Paris) propose des matériaux nano ou mésoporeux pour diélectriques, micro-électronique et optique. Chez Rhodia Orelis (à Saint Maurice de Beynost), il est question de nanofiltration à partir de polymères poreux.

Michel Le Toullec

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