Tu fais quoi pour Noël ?

A cette question, Anna Gavalda répond paraît-il « je prends deux kilos ». Joli programme. Mais cette année on va pouvoir changer pour « j’empoisonne mes enfants à moindre frais ».

Le marché des imprimantes 3D connaissant une concurrence féroce, j’ai en effet récemment entendu dans la bouche d’un professionnel « à Noël, on sera en-dessous des 300 € pour des achats coups de cœur pour les enfants ».

Alors qu’il fallait compter près de 2 000 € pour une imprimante 3D personnelle il y a 5 ans, il existe désormais des modèles disponibles dès 200 € : « une aubaine pour les fablabs, les entreprises mais aussi les particuliers qui souhaitent s’équiper d’une imprimante 3D pas chère et découvrir les joies de l’impression par dépôt de fil. »

C’est oublier un peu vite qu’il s’agit de chauffer pour les fondre des matières thermoplastiques qui ne sont pas nécessairement exemptes de danger, comme les scientifiques et les industriels le savent bien et comme je l’avais déjà mentionné dans un article précédent (Les gourous de l’impression 3D me fatiguent). Je rappelle donc simplement qu’imprimer des plastiques en 3D génère des particules ultrafines et des composés organiques volatils plus ou moins nocifs…

Nous ne sommes pas à une contradiction près et je ne serais pas étonnée, parmi les parents qui offriront cette année cet étrange « jouet » à leurs enfants, d’en trouver qui n’hésitent pas à faire le siège de l’école pour réclamer des menus bio à la cantine…

Qu’est-ce qu’un MOF ?

Il faut se méfier des acronymes. Par « MOF », vous entendez sans doute « Meilleur Ouvrier de France » mais connaissez-vous les « Metal Organic Fameworks » ou réseaux métallo-organiques ?

Leur nom l’indique : les réseaux métallo-organiques sont constitués d’ions métalliques (tels que le fer, le titane, l’aluminium, le cuivre, …) reliés entre eux par des groupes « organiques », donc à base de carbone et leur intérêt réside dans leur exceptionnelle porosité.

Ils sont en effet « nanoporeux », comme le charbon actif, les zéolithes ou les silices, donc plein de pores minuscules ce qui fait que leur surface réelle est très supérieure à leur surface « apparente ». Si vous avez du mal à me suivre, imaginez deux feuilles de papier de la même aire apparente (par exemple, deux carrés de 10 par 10 cm) : l’une est lisse et l’autre est plissée comme un éventail. Si vous aplanissez la feuille plissée, alors son aire ne sera plus de 10 par 10 mais (par exemple) de 20 par 10… L’image pourrait aussi être fromagère : la surface réelle d’un morceau d’emmental est supérieure à la surface réelle d’un morceau de gruyère de même taille. En conséquence, plus il y a de trous dans l’emmental, plus il y a en fait… de surface !

A quoi servent les matériaux nanoporeux ? A piéger ou transporter une grande variété de molécules. Le charbon actif est par exemple utilisé pour filtrer l’eau depuis l’Antiquité ou dans les masques à gaz depuis le 19ème siècle. Un gramme de charbon actif a une surface de l’ordre de 1 000 m² (1). Ses petits cousins les MOF, observés pour la première fois en 1992, ont une surface de l’ordre de 10 000 m² par gramme… C’est plus qu’un terrain de football ! Ils sont extrêmement prometteurs car ils permettent de stocker des gaz à effet de serre comme le CO2 ou le méthane, ou encore de l’hydrogène afin de produire de l’électricité renouvelable. Autre exemple : des chercheurs de l’université de Berkeley et du MIT ont uni leurs efforts et présenté début 2017 une preuve de concept combinant l’énergie solaire et un MOF à base de zirconium pour collecter l’eau présente dans l’air, même dans un environnement désertique (2).

Par contre, jusqu’à présent les MOF étaient disponibles sous forme de poudres, lesquelles ne sont pas faciles à mettre en oeuvre à l’échelle industrielle. Mais une équipe internationale menée par des chercheurs de l’Institut de recherche de Chimie Paris a récemment fait la couverture de Nature Materials avec une étude qui met en évidence la capacité d’un MOF à base de zinc à garder ses propriétés de porosité à l’état liquide, puis à l’état vitreux. C’est surprenant car, comme le dit joliment le CNRS (3), « l’état liquide n’est pas celui qui favorise la porosité » ! C’est vrai : on peut faire des ronds dans l’eau mais on y voit au final assez rarement des trous… « Ces résultats ouvrent la voie à de nouvelles applications industrielles » : on ne peut que l’espérer, quand il vient d’être annoncé que les émissions mondiales de COsont reparties à la hausse après trois ans d’accalmie.

 

(1) Les réseaux métallo-organiques : des matériaux prometteurs aux nombreuses applications industrielles

(2) This new solar-powered device can pull water straight from the desert air

(3) Quand un solide poreux garde ses propriétés à l’état liquide

Après mystère et boule de gomme…

Après « mystère et boule de gomme », voici « polymère et boule de poils » :

La polymérisation en chaîne permet de synthétiser de longues molécules par addition d’éléments dits « monomères », ces monomères s’ajoutant progressivement au bout de la chaîne moléculaire, comme des perles qu’on enfilerait les unes après les autres pour en faire un collier.

Des chercheurs de l’Université Cornell aux Etats-Unis ont étudié la croissance individuelle de polymères et, surprise, ont mis en évidence que le collier ne se fabriquait pas en enfilant les perles une à une mais par « bonds » successifs correspondant à l’ajout de plusieurs perles en même temps. Leurs observations montrent que ce comportement est lié au fait que les monomères (les « perles ») s’emmêlent entre eux et sont maintenus par des interactions faibles, formant selon ces scientifiques une « boule de poils » qui se déroule soudainement.

A quoi cela nous avance-t-il de le savoir, direz-vous ? A rien je suppose, mais l’idée de la « boule de poils » me plaisait suffisamment pour que je vous en parle !

 

Pour en savoir plus : Polymers grow by adding « hairballs »

Des digitales… numériques !

Quand l’impression 3D inspire les designers, le résultat peut être extrêmement poétique. C’est le cas avec cette collection de luminaires présentés par Kiki van Eijk à la « Dutch Design Week » fin octobre. La designer néerlandaise s’est inspirée des digitales de son jardin et appuyée sur l’impression 3D pour réaliser ces délicates « clochettes ». Selon DEZEEN le matériau est un bioplastique : il s’agit donc probablement de PLA (acide polylactique, un polymère biodégradable), très couramment utilisé dans les imprimantes 3D du type « FDM » (impression 3D par dépôt de fil fondu).

L’une des caractéristiques du procédé est que les couches de fils successivement déposées sont bien visibles. Ce qui, aux yeux d’un plasturgiste habitué à rechercher des états lisses et brillants, est un abominable défaut devient à ceux de Kiki van Eijk une merveilleuse façon de symboliser l’imperfection de la plante en fin de floraison. Elle a donc choisi sur son imprimante 3D le plus faible niveau de résolution afin de donner plus « d’âme » à son projet.

Résumons-nous : quelques clochettes imprimées en plastique, une tige en métal délicatement courbée par le « poids des fleurs », un pied en béton teinté, quelques LED et un peu de fil électrique : mais pourquoi n’y avons-nous pas pensé nous-mêmes ?