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AERES 9/12/2009 Synthèses, procédés: statégie labs/PME

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Présentation au sujet: "AERES 9/12/2009 Synthèses, procédés: statégie labs/PME"— Transcription de la présentation:

1 AERES 9/12/2009 Synthèses, procédés: statégie labs/PME

2 1. Project Description The main objective of the project was the elaboration and the characterization of Nanocomposites made of a mineral nanopowder and of a plastic matrix. 1- Zincite (ZnO) nanopowder in polyethylene (PE) or polyamide (PA) matrix, investigated for their anti-microbian activity. 2- Boehmite (AlOOH) nanopowder in polyethylene (PE) or polyamide (PA) matrix, investigated as fire-retardants. The nanopowders were elaborated by three laboratories (CEMES, LCC, LGC) and a company (MARION TECHNOLOGIES) in Midi Pyrénées. The nanocomposites (nanopowder + plastic matrix) were elaborated by the Spanish partner (GAIKER technical center). The characterizations of the applicative properties were made by GAIKER in relation with end users.

3 Procédés de Synthèse de Nanopoudres Chemical Vapor Synthesis CVS Spray Pyrolysis SP Chemical Vapor Deposition (FB)CVD

4 Test de 2 configurations : co-courant et contre-courant, Une poudre de Zn est placée dans la barquette. La zone centrale est portée à 900°C, Zn sévapore et est oxydé par loxygène de lair. Une partie du ZnO produit se dépose sur la paroi du réacteur. Le rendement Y: N. Reuge, R. Bacsa, Ph. Serp, B. Caussat J. Phys. Chem. C2009,113,19845 Chemical Vapor Synthesis of ZnO

5 tétrapodes de ZnO obtenus : a) Co-courant, b) Contre-courant Modélisation CFD (Fluent) : accord modèle/expérience le rendement est meilleur en configuration contre-courant Chemical Vapor Synthesis of ZnO

6 Application possible: cellules solaires R. BACSA, J. DEXPERT-GHYS, M. VERELST, A. FALQUI, B. MACHADO, W. BACSA, P. CHEN, S. ZAKEERUDDIN, M. GRAETZEL P. SERP Advanced Functional Materials, 19, (2009) Importance du facteur de forme: Meilleure efficacité (x2) des tétrapodes que celle des nanosphères (les deux morphologies par CVS)

7 Spray-Pyrolysis (SP) biphasic C. Rossignol, G. Murat et al. Production dun aérosol de gouttelettes micrométriques (5μm) dune solution de précurseurs dans gaz vecteur Étapes successives (ou simultanées): précipitation des sels, cristallisation, différentes réactions de décomposition en phase solide et/ou fondue séparation de la phase solide du flux des gaz /////////////////////////// Élimination de la phase soluble Modelling of Spray Pyrolysis – N. Reuge, B. Caussat, N. Joffin, J. Dexpert-Ghys, M. Verelst, H. Dexpert: AIChE Journal 54,2, (2008)

8 GM 27 C. Rossignol, M. Verelst, J. Dexpert-Ghys, S.Rul. Advances in Science and Technology, vol 45, (2006) ZnO, sans φ parasite DV 50 =560nm, X=18nm S BET =21m 2 /g Spray-Pyrolysis (SP) synthesis of ZnO

9 Fluidized Bed Chemical Vapor Deposition (FB)CVD Varistances Intégrées sur Silicium D. Tremouilles LAAS core ZnO 500 – 1500 nm / shell Bi 2 O 3 10 – 50 nm N. Reuge, J. Dexpert-Ghys B. Caussat Chemical Vapor Deposition Journal, 2010, 16,

10 Antimicrobial nanocomposite films cultures bactériennes (St.aureus) à gauche: sans À droite: avec nanocomposite (PA/ZnO 95/5). G. Droval, I. Arranberri, A. Bilbao, L. German, M. Verelst, J.Dexpert- Ghys e-polymers 2008, no 128 ISSN –Nanocomposites 0-5%w/w ZnO par PA (GM27) /plastique –Mélange à 200°C (LDPE) ou 250°C (PA6) 15 min lactivité antibactérienne du ZnO par SP> ZnO par CVS Lactivité mesurée dépend de la matrice (meilleure dans PA que PE), et du type de germes: plus efficace contre E. coli que St. aureus, Pas dactivité notable contre A. Niger Elaboration de composites et tests chez GAIKER Technical Centrum

11 Extension sur propriétés antibactériennes COST action: Eco-sustainable Food Packaging Based on Polymer Nanomaterials Chair: Dr Clara Silvestre CNR-Institut des Polymères Naples Polymer Nanomaterials for Food Packaging Improved PNFP: iPP:ZnO antibacterial

12 Le temps de combustion dans le composite AlOOH/LDPE est accru de 15% par raoort à LDPE seul. (4.5% pour AlOOH/PA par rapport à PA) Nanocomposites presenting fire-resistant behaviour Elaboration de composites et tests chez GAIKER Technical Centrum G. Droval, I. Aranberri, J. Ballestero, M. Verelst, J. Dexpert-Ghys Fire Mater. (2010) Wiley Online Library (DOI: /fam.1068) Nanoparticules de boehmite AlOOH par Spray Pyrolyse Nanocomposites :mélange dans LDPE (250°C), PA6 (250°C) LDPE PA6 Avec AlOOH/plastique = 2% volume, 5% masse Effet sur résistance au feu Clairement observé dans LDPE

13 Pour mémoire: Coût total 1360 k APRTT + MNT-ERANet sur 4 ans avec 2 années de post-docs (G.Droval, N. Reuge) au sein d une équipe projet dune vingtaine de chercheurs rattachés à plusieurs laboratoires, en lien avec deux entreprises Marion Technologies et Gaiker Technical Center Les résultats obtenus avec les nanocomposites à base de particules synthétisées par spray pyrolyse se développent aujourdhui au sein de la PME PYLOTE SAS créée à Toulouse fin 2008 à linitiative de Loic Marchin et Marc Verelst. Elle emploie actuellement 7 ingénieurs sur le site de Safran-SME

14 Merci de votre attention


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