Atelier CENTURA DTNM, Procédé CVD.
Procédé sol-gel.
Technologie microréaction chimique.
Dépôt Chimique Phase vapeur
Sous quelques mbar, un composé volatil et un substrat réagissent pour former un dépôt dense ou des organisations nanostructurées comme des nanotubes. Cette réaction peut être activée thermiquement (chauffage > 500 °C : CVD thermique) ou par assistance d'un plasma (PECVD) à basse pression et basse température (< 500 °C). Le procédé est confiné dans un réacteur. Les produits de réaction sont évacués du réacteur par un système de pompage.
Réaction en milieu liquide
La croissance sous contrôle se réalise par l'utilisation de surfactants ou à l'intérieur de nanoréacteurs par modifications des conditions de pH, T°C, concentration,… La partie non miscible du surfactant s'organise autour de la particule pour limiter sa croissance et la stabiliser par effet stérique ou électrostatique. Lorsque la réaction chimique se déroule au sein de gouttelettes en microémulsion, le terme nanoréacteurs peut être utilisé. Seuls un renversement accidentel ou une agitation donnant lieu à la dispersion de fines gouttelettes remplies de nanoparticules sont à redouter.
Technologie sol-gel
Les processus naturels de bio-minéralisation (chimie douce) utilisent des techniques sol-gel pour produire, par exemple, des diatomées. Ces procédés sont utilisés depuis longtemps pour la fabrication de verres ou de céramiques. Le matériau, au départ liquide (en solution), va se muer en gel sous l'effet d'un traitement thermique qui conditionne le maillage tridimensionnel des nanoparticules sur la couche gel. Température, durée du traitement et conditions de refroidissement agissent sur la taille, l'homogénéité et la distribution des particules. L'évacuation des solvants peut ensuite transformer le gel en matière sèche amorphe. Il est ainsi possible de réaliser des pièces massives, des couches protectrices ou des fibres résistantes à la corrosion, la cémentation ou plus résistantes thermiquement pour augmenter leur durée de vie. Seule la phase finale de conditionnement des poudres peut présenter un risque.
Fluide super critique
Au-delà des pressions et températures critiques, un fluide est aussi dense qu'un liquide avec une viscosité aussi faible que celle d'un gaz. Ces caractéristiques permettent :
- soit de recycler les solvants dans le cas d'une synthèse chimique (limitation des effluents),
- soit de faciliter la précipitation des poudres en jouant sur la température pour faire diminuer la conductivité relative et donc la solubilité (synthèse BaxSr1-xTiO3 (0 < x < 1) ou dépôt contrôlé de Al2O3 sur BaTiO3). Les pressions de CO2 utiles (supérieures à 70 bars) induisent des risques d'explosion et dissémination.
Réaction en milieu solide
Ce procédé englobe plusieurs voies de synthèse qui ont pour objet de contrôler la taille des nanoparticules. Ce contrôle peut se faire par l’intermédiaire de la taille des produits initiaux, par la diffusion, par des sites réactionnels spécifiques ou par le volume réactionnel.