La dépollution se fait mousser
Les défis du CEA, Novembre 2011
Une nouvelle génération de matériaux pour la dépollution voit le jour. Le service des matériaux organiques et énergétiques (SMEO) du CEA/Le Ripault et l’Institut des sciences moléculaires de Bordeaux ont mis au point un polymère incroyablement poreux (85 % de vide !) et aussi résistant que les plus durs des polystyrènes expansés. Cette mousse légère, appelée aussi polyHIPE, pourra servir à la fabrication de filtres à particules et à l’élaboration de nouveaux photo-catalyseurs permettant de dépolluer de l’air ou de l’eau.
L’originalité de ce polymère, à base de vinyl triazole, tient dans la faible proportion de ponts chimiques (ou agents de réticulation) nécessaires à sa mise en œuvre. « Nous avons utilisé seulement 3 % d’agents de réticulation pour rigidifier sa structure contre jusqu’à 50 % habituellement », explique Eric Pasquinet, chercheur au SMEO. Un résultat étonnant que les chercheurs n’ont pas su expliquer tout de suite. « A vrai dire, nous avions du mal à comprendre la bonne tenue mécanique avec aussi peu d’agents de réticulation, avoue le Dr Pasquinet. Mais des expériences de résonance magnétique nucléaire (RMN) nous ont éclairés, en mettant en évidence le rôle des molécules d’eau dans la solidité de la structure. » Ainsi, une partie de l’eau utilisée dans la fabrication de la mousse se serait vue piégée au sein de son réseau moléculaire avec pour conséquence inattendue de solidifier sa structure !
Ce nouveau polyHIPE est-il facile à fabriquer ? « Absolument, répond le chercheur. Les différents éléments, notamment les monomères et le tensio-actif, sont mélangés pour former une émulsion, comme une mayonnaise. Cette émulsion est ensuite coulée dans un moule, puis chauffée pour polymériser. C’est à cette étape que la structure se durcit. Enfin, le matériau est lavé pour libérer les solvants. La mousse ainsi obtenue est à la fois dure, légère et poreuse. » Un matériau complexe, mais simple à réaliser !