« L’argile est comparable à un paquet de cartes, explique Mme Marianna Kontopoulou, Ph.D. et
scientifique des matériaux à l’Université Queen’s. Les couches sont très, très minces – un nanomètre d’épaisseur – mais elles couvrent une grande surface. »

Et…?

Vous vous demandez peut-être pourquoi Mme Kontopoulou parle d’argile, puisque ses travaux de recherche portent sur les plastiques. « Si vous arrivez à séparer ces couches empilées et à les disperser à l’intérieur d’un polymère, continue-t-elle, leur grande surface lui conférera davantage de résistance. »

Pour comprendre l’objectif visé par la scientifique des matériaux de l’Université Queen’s, il suffit d’imaginer une maison en construction. Même une fois la charpente et les chevrons terminés, la structure demeure relativement branlante. Mais clouez des feuilles de contreplaqué et de placoplâtre sur cette structure, et la maison devient absolument rigide. Ce n’est pas l’épaisseur des feuilles qui donne davantage de résistance, mais plutôt leur grande surface. L’ajout de microscopiques « cartes à jouer » d’argile à un plastique produit un effet comparable. « Clouées » par des liens chimiques à la structure de molécules qui composent un polymère, les feuilles d’argile lui confèrent une grande résistance.

Mme Kontopoulou et ses collègues cherchent de nouvelles façons de créer ces « nanocomposites » de plastique et d’argile. Mais ce n’est pas aussi facile que ce que l’analogie du paquet de cartes laisse entendre. La distribution uniforme des feuilles d’argile et leur fixation aux molécules du polymère exigent une manipulation des deux matériaux à l’échelle nanométrique – soit un millionième de millimètre. Et la seule façon d’y arriver est de recourir à des techniques de chimie très avancées.
L’échelle est peut-être minuscule, mais les implications sont énormes – particulièrement pour l’industrie de l’automobile. En raison de la résistance des nanocomposites de plastique et d’argile et du fait qu’ils sont plus légers que l’acier, il sera possible de construire des voitures plus durables, plus sûres et présentant un meilleur rendement énergétique. Les nouveaux matériaux contiennent moins de plastique, ce qui réduit la consommation coûteuse de produits pétroliers. Les constructeurs d’automobiles les utilisent déjà dans un nombre croissant d’applications.



Pour sa part, Mme Kontopoulou veut aller encore plus loin. Grâce à des dispositifs spécialisés financés en partie par le Fonds ontarien pour l’innovation, elle collabore avec des chercheurs de l’Université de Toronto à la création d’une nouvelle génération de plastiques expansés contenant de minuscules bulles d’air. « Cette technique permet de produire des matériaux encore plus légers, explique-t-elle, et donne lieu à d’autres améliorations au chapitre de la capacité d’absorption des chocs et de l’insonorisation. » De plus, en misant sur ce qu’elle a appris au sujet des nanocomposites d’argile, elle a fait des expériences avec un autre partenaire des polymères : la silice. La forme sphérique tridimensionnelle des molécules de silice – contrairement à la structure de jeu de carte de l’argile – pourrait être à l’origine d’une nouvelle génération de matériaux encore plus résistants.
Restez à l’écoute pour découvrir une nouvelle métaphore inspirée d’un loisir : « La structure de la silice est comparable à un gymnase rempli de ballons de basketball… »

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