Quelques applications industrielles de la chimie des radiations

Les défauts créés sous irra­di­a­tion dans les polymères ini­tient de nou­velles polyméri­sa­tions. Ce « greffage », dit radio-induit ou « radi­ogr­effage », de matière polymère sur une matière polymère exis­tante per­met de cumuler les pro­priétés de dif­férents matériaux.

Le radiogreffage

La recherche dans ce domaine depuis les dix dernières années a ciblé essen­tielle­ment des nanoob­jets (fibres, nanopar­tic­ules) et des objets nanos­truc­turés par fais­ceau d’ions lourds accélérés (films, mem­branes) afin de fab­ri­quer des élé­ments de petite taille, aug­menter des effets con­nus macro­scopique­ment par l’accroissement des sur­faces d’échange et appro­fondir les connaissances.

Irradiation pour l’automobile

Les radi­a­tions ion­isantes les plus util­isées sont les élec­trons, les rayons γ ou X. L’énergie est déposée de façon aléa­toire dans le sub­strat polymère et les domaines gref­fés sont donc dis­tribués de façon homogène.

“ Cumuler les propriétés de différents matériaux ”

Les par­tic­ules ion­isantes telles que les ions pro­duits par irra­di­a­tion aux ions lourds rapi­des induisent le long de leur tra­jec­toire dans le solide un tracé con­tinu d’excitations et d’ionisations menant à la for­ma­tion d’une « trace » dite latente.

L’énergie déposée est ultralo­cal­isée le long du pas­sage de l’ion et un « radi­ogr­effage » hétérogène en présence de monomère vinylique a lieu.

Le « radi­ogr­effage » ion­ique est influ­encé par plusieurs paramètres : les con­di­tions d’irradiation (flux, tem­péra­ture, atmo­sphère), les con­di­tions de polyméri­sa­tion et la nature du sub­strat polymère utilisé.

Une appli­ca­tion brevetée de ce « radi­ogr­effage » dans les « traces latentes » a con­sisté à créer des mem­branes polymères élec­trolytes pour les piles à com­bustible (appli­ca­tion auto­mo­bile). De plus, ces mem­branes ont aus­si la pro­priété de pou­voir fonc­tion­ner en pile avec des taux d’humidité rel­a­tive bas, ce qui est un avan­tage pour cette application.

Ultrafiltration pour la nano-électronique

Les traces latentes peu­vent être révélées et des « pores » de diamètres nanométriques cylin­driques, coniques ou biconiques peu­vent être obtenus. La géométrie finale des pores dépend du rap­port entre la vitesse d’attaque dans la trace et la vitesse d’attaque radi­ale dans le sub­strat polymère.

Ces mem­branes nanoporeuses à traces attaquées, con­nues inter­na­tionale­ment sous l’appellation anglaise track-etched mem­branes sont com­mer­ciale­ment disponibles pour des appli­ca­tions en filtration.

Elles peu­vent être détournées de leur appli­ca­tion ini­tiale pour servir de patron ou masque pour faire croître dans les pores des nanofils métalliques par électrodéposition.

“ Étudier le vieillissement et la fatigue d’objets sous contrainte ”

Cette tech­nique, dite de tem­plate syn­the­sis, per­met l’étude des pro­priétés de trans­port dans des nanos­truc­tures. Ces nanofils (diamètre/longueur : 1/1 000) trou­vent leur appli­ca­tion en élec­tron­ique. Ils peu­vent égale­ment servir de mémoires mag­né­tiques logiques pour le stock­age de l’information.

Ces appli­ca­tions con­crètes en nanoélec­tron­ique impliquent des études fon­da­men­tales afin d’améliorer les prob­lèmes ren­con­trés sur ces petits objets comme leur vieil­lisse­ment et leur fatigue sous contrainte.

Les capteurs de métaux toxiques

Démon­stra­teur cap­teur de métaux toxiques.

Le radi­ogr­effage peut être ini­tié non seule­ment dans les traces latentes, mais égale­ment dans les traces attaquées. La polyméri­sa­tion rad­i­calaire est en effet pos­si­ble dans les petits diamètres de pores (< 100 nm) à par­tir des rad­i­caux résidu­els présents sur les parois.

Cette démon­stra­tion a été faite sur un polymère semi-cristallin. Des études ont éten­du cette pro­priété à d’autres polymères. Des développe­ments récents ont abouti à la réal­i­sa­tion de petits cap­teurs de métaux tox­iques pour éval­uer la qual­ité de l’eau.

Textile et médical

Ne sont ici décrites que les appli­ca­tions sur des films de polymères, mais l’irradiation peut bien enten­du s’appliquer à toutes sortes de forme.

Cer­tains objets comme des nanopar­tic­ules radi­ogr­ef­fées ont servi de nanomatéri­aux bio­com­pat­i­bles pour des appli­ca­tions en médecine (vec­tori­sa­tion d’agents de con­traste pour l’imagerie médicale).

D’autres, sous forme de fibres, ont égale­ment un poten­tiel dans l’industrie tex­tile et médicale.

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