Matériaux high-tech avec un avenir

Sans aucun doute, les plastiques occupent une position de premier plan dans l’ensemble du spectre des matériaux. En raison de leurs propriétés et fonctionnalités, les plastiques offrent dans de nombreux domaines des possibilités d’utilisation et des potentiels d’innovation insoupçonnés. La recherche sur les matériaux et, en particulier, le développement des plastiques sont considérés dans le secteur comme des technologies transversales importantes et des garants de succès économiques.

Les plastiques sont imbattables. Renforcés par des fibres, remplis de particules ou mousseux, ils sont mécaniquement extrêmement résistants. Équipés d’additifs et de fonctionnalités, ils ne sont pas seulement stables et résistants aux influences extérieures, ils se distinguent surtout par des propriétés matérielles améliorées et des capacités optiques, électriques et thermiques particulières, possèdent des fonctions de stockage d’énergie, sensorielles et actionneurs, voire auto-cicatrisantes.

La multifonctionnalité des plastiques est aujourd’hui appréciée dans l’industrie du bâtiment non seulement en raison de leur large gamme d’applications, mais surtout dans le contexte de l’efficacité énergétique et des ressources durables. Les nouveaux composites et matériaux légers s’avèrent également dans la technologie automobile comme la clé pour réduire la consommation d’énergie et les émissions de CO₂. Les plastiques trouvent une utilisation variée dans le secteur automobile, de l’équipement aux technologies d’identification spécifiques.

Électronique à base de plastiques

Le développement de plastiques aux propriétés optiques et électroniques spécifiques connaît un essor. L’utilisation de polymères chromogènes, phototropes, qui peuvent être contrôlés par des stimuli tels que la lumière, ouvre de nouveaux marchés, comme en témoigne la transformation de polymères lumineux en OLEDs. Les procédés de fabrication de cellules solaires et de modules solaires, ainsi que les vitrages solaires intelligents, gagneront en importance dans le cadre de la réduction de la consommation d’énergie et des coûts.

Nanomatériaux

Dans divers domaines tels que les modules de commutation électriques, les phosphores et surtout la fonctionnalisation ou la finition des surfaces de matériaux, les nanomatériaux sont déjà utilisés. En médecine et pharmacie, ils servent de vecteurs de principes actifs innovants et permettent de nouvelles méthodes de traitement. Mais ils sont également déjà utilisés comme additifs fonctionnels dans l’industrie alimentaire.

Les Quantum Dots, ou points quantiques, sont des nanoparticules innovantes aux propriétés uniques, qui peuvent être ajustées par la taille des particules et la passivation de leur surface avec différents ligands. Leurs propriétés particulières sont exploitées dans divers domaines tels que la technologie des écrans, la photovoltaïque ou la sécurisation des billets de banque, ainsi que dans la thérapie médicale. Actuellement, la recherche développe des méthodes d’évaluation respectueuses de l’environnement et des possibilités pour accroître encore leur efficacité.

La production de nanoparticules industrielles et leur stabilisation offrent des opportunités et des risques à la fois. D’une part, micro- et nanoparticules ouvrent de nouvelles perspectives dans diverses technologies d’application, d’autre part, elles posent de grands défis en matière d’analyse et de protection de la santé.

Biopolymères

Les biopolymères sont des produits synthétiques naturels à base de macromolécules issus de ressources renouvelables. Des biopolymères disponibles industriellement tels que la cellulose, l’amidon, la lignine, la chitine, ainsi que des protéines végétales et animales, sont extraits par des procédés spécifiques à partir de produits agricoles et forestiers. L’objectif est de remplacer le pétrole comme matière première par des ressources renouvelables. De nouvelles approches pour assurer l’approvisionnement en matières premières et réduire les émissions nocives sont ainsi explorées.

Grâce à leur diversité impressionnante, les biopolymères offrent des possibilités pour le développement de nombreux produits et possèdent un potentiel inépuisable pour l’optimisation de diverses applications.

Lors du développement de produits à base de biopolymères, les aspects de fonctionnalité, de rentabilité et de sécurité sont prioritaires. Leur utilisation est aujourd’hui bien établie dans les secteurs de la fabrication alimentaire, des produits pharmaceutiques, de la technologie médicale, de l’industrie chimique, de la transformation des plastiques et de la construction automobile.

La recherche se concentre sur le développement de biopolymères fonctionnels et l’étude des conditions de procédé. Les dernières études montrent, dans certains cas, une amélioration des propriétés des produits par la combinaison de biobasés et de plastiques synthétisés de manière conventionnelle. La mise au point de biopolymères encapsulants, de leurs nanoparticules ou additifs fonctionnels laisse entrevoir des possibilités révolutionnaires d’utilisation.

Analytique de haut niveau et ultra-trace

De nouveaux matériaux sont la clé d’un avenir durable. La condition préalable au développement de ces matériaux haute performance et à la connaissance de leurs propriétés est une analyse fiable. Les domaines d’application et les possibilités d’utilisation des matériaux modernes et fonctionnels sont presque illimités. En plus des applications industrielles, les plastiques sont utilisés dans tous les aspects de la vie quotidienne, des objets de consommation aux emballages. La nécessité de recherche et développement est grande, et avec la diversification croissante des matériaux fonctionnels et innovants, les exigences en matière d’analyse augmentent également.

Des procédés de synthèse et d’analyse innovants, comme ceux présentés à la analytica, sont les moteurs de la recherche et de l’évaluation de nouveaux matériaux.

Analyse des plastiques du point de vue de l’industrie

Une tendance importante dans l’analyse des plastiques, selon le Dr Jürgen Blumm, directeur général de Netzsch Gerätebau, va vers des méthodes de mesure plus rapides, plus fiables et hautement automatisées. « De plus, l’analyse complète, de l’échantillonnage à la préparation, jusqu’à la réalisation et l’évaluation des essais, doit être aussi simple que possible », postule Blumm. « Nous vivons aujourd’hui à une époque où l’on travaille quotidiennement avec des smartphones et des tablettes. Ces outils sont conçus pour être utilisés sans beaucoup de formation ni d’effort. La technologie de mesure de demain suivra cette tendance. »

Lors de l’analytica 2016, Netzsch présentera pour la première fois l’« Eplexor-DMA ». Ces appareils d’essai dynamiques et mécaniques permettent d’atteindre des plages de force inaccessibles avec des appareils de laboratoire conventionnels. De nouveaux systèmes de couplage entre l’analyse thermique et l’analyse gazeuse seront également exposés. « Nous sommes particulièrement fiers de notre système breveté de couplage direct entre FT-IR et thermogravimétrie », explique Blumm, en soulignant que « l’interface utilisateur dans le logiciel, avec le mode intelligent, est également en parfaite adéquation avec cette tendance. »

Les exigences actuelles en matière de simplicité d’utilisation, même pour les appareils classiques d’analyse thermique, ont été mises en œuvre par Netzsch. « Le chercheur doit pouvoir effectuer des cycles de mesure complexes. Notre nouveau logiciel Smart-Mode offre les deux : des tests de routine en quelques clics de souris et une flexibilité totale pour le chercheur ambitieux », explique Blumm. Les nouveaux DMA permettent également des possibilités de mesure totalement nouvelles. Par exemple, les Eplexor-DMAs peuvent effectuer des mesures sur des échantillons et des sections, comme dans un produit réel. Cela réduit le temps de préparation des échantillons et rend les résultats plus proches de la réalité, notamment pour les matériaux composites inhomogènes.

« Pour l’analyse des plastiques, le logiciel jouera un rôle de plus en plus important dans un système moderne d’analyse thermique, car il est la clé pour une utilisation conviviale et pour découvrir de nouvelles applications en production et en recherche », indique le Dr Maria Zweig de Mettler Toledo. « Le logiciel STARe est le fruit d’un développement continu de Mettler Toledo, permettant de contrôler tous les appareils d’analyse thermique via une plateforme logicielle unique. Grâce à ses fonctionnalités et à sa manipulation intuitive, il facilite la réalisation et l’interprétation de toutes les tâches de mesure. La possibilité d’intégrer des options de contrôle qualité ou de l’incorporer dans un système LIMS supérieur permet à la fois de simplifier le flux de travail et d’assurer une gestion globale, permettant à l’utilisateur de se concentrer pleinement sur ses projets. »

En ce qui concerne les nouvelles applications dans le domaine des bioplastiques, Zweig ajoute : « Mettler Toledo, avec le développement révolutionnaire du FlashDSC (Calorimétrie à balayage rapide), contribuera de manière significative à la compréhension des propriétés structurales et du traitement des matériaux alternatifs grâce à des taux de chauffage et de refroidissement très élevés. »

Perspectives analytiques

Implémenter de nouvelles technologies dans la technique de mesure classique afin d’améliorer la précision des mesures et d’élargir les domaines d’application est un objectif important. « La réduction des étapes de travail dans l’ensemble du processus analytique joue également un rôle crucial pour nous », ajoute Blumm. « L’automatisation et le fonctionnement 24/7 sont des sujets que nous abordons de plus en plus. Avec l’Eplexor-DMA, nous avons déjà une longueur d’avance. Cet appareil peut être équipé d’un changeur d’échantillons automatique, capable d’effectuer des mesures de manière totalement autonome, même dans différents modes de mesure et avec différentes géométries d’échantillons. C’est actuellement une exclusivité mondiale. »

Analyse matérielle à l’analytica 2016

Lors de l’analytica 2016, seront présentées les configurations d’appareils les plus récentes, les possibilités de couplage ainsi que les tendances innovantes dans la recherche et l’analyse des matériaux. Pour chaque matériau et chaque problématique, l’utilisateur trouvera la solution adaptée. Le salon leader du secteur offre un aperçu complet des procédés innovants tels que DSC, DMA, TGA, techniques de séparation avec chromatographie d’interaction, GPC, chromatographie à haute température, fractionnement par flux de champ, spectrométrie, microscopie et imagerie, ainsi que des solutions logicielles et d’automatisation associées. De nombreuses méthodes peuvent être utilisées de manière économique, rapide et efficace dans la routine quotidienne du laboratoire et pour la gestion de la qualité. Faites un tour sur le plus grand rendez-vous mondial du secteur, l’analytica, pour découvrir des méthodes performantes et les tendances futures en analyse des matériaux.