Nanotechnologies

Le thème central du comité de programme de l’UNM fin 2009 était consacré aux nanotechnologies : que sont les nanotechnologies et quelles sont leurs applications en mécanique ? Quels sont les travaux de normalisation en cours ? Quels risques présentent les nanotechnologies pour la santé et l’environnement ? Pour répondre à ces questions, le comité de programme UNM, présidé par Roger Spéri, ETNA Industrie, s’est appuyé sur les informations présentées de Pascal Souquet, CETIM, Benoît Croguennec, AFNOR et Emeric Frejafon, INERIS. L’ISO définit la nano-échelle comme étant la gamme de dimensions s’étendant approximativement de 1 nm à 100 nm, et les nano-objets comme des objets dont 1, 2 ou 3 dimensions sont à nano-échelle ; ils sont appelés respectivement nanofeuillets, nanofibres (nanofils, nanotubes, nanotiges) et nanoparticules. Ces nano-objets peuvent être utilisés en tant que tels ou en vue d’élaborer des nanomatériaux. Les nanomatériaux présentent de nouvelles caractéristiques, comparées à celles du même matériau sans dimension à l’échelle nano. Ils sont habituellement regroupés en trois catégories : nanochargés ou nanorenforcés (élaborés par incorporation de nano-objets dans une matrice), nanostructurés en surface (recouverts soit d’une ou plusieurs nanocouches, soit de nanoparticules qui forment un revêtement), nanostructurés en volume (possédant une structure intrinsèque nanométrique : porosité, réseau cristallin, etc). Enfin, les nanotechnologies concernent la conception, la caractérisation, la production et l’application de structures, dispositifs et systèmes en maîtrisant la forme et la taille à l’échelle nano et les nanoprocédés permettent de mettre en œuvre des nano-objets ou de disposer de nano-structures.

Crédit photo : CETIM

Les industriels de la mécanique ne fabriquent pas de nanomatériaux, mais peuvent les acheter et les transformer (parfois sans le savoir). L’utilisation de nanomatériaux pose des questions en matière d’hygiène et de sécurité : précautions à prendre pour les opérateurs qui usinent les pièces ; usure des pièces en service... Mais l’utilisation de nanomatériaux ouvre des opportunités : nouvelles fonctionnalités, nouvelles façons de concevoir, produire, contrôler.

Les initiatives de normalisation dans le domaine des nanotechnologies ont débuté en Chine fin 2003, se sont poursuivies au Royaume-Uni et au Japon en 2004, et aux Etats-Unis en 2005 (ASTM), pour déboucher sur la création d’un comité ISO, puis CEN, et enfin CEI. 32 pays participent au comité ISO, dont la présidence et le secrétariat sont assurés par le Royaume-Uni. L’objet de ce comité est de comprendre et contrôler la matière et les procédés à l’échelle nanométrique, typiquement, mais non exclusivement, en dessous de 100 nm, et d’utiliser les propriétés des matériaux à l’échelle nanométrique. Ce comité technique mène des travaux transversaux, en interaction avec de nombreux comités produits. Il est constitué de quatre groupes de travail, dont les trois premiers sont en interaction : terminologie et nomenclature (piloté par le Canada, groupe joint avec le comité CEI), mesure et caractérisation (piloté par le Japon, groupe joint avec le comité CEI), hygiène, sécurité et environnement (piloté par les Etats-Unis). Le quatrième groupe, piloté par la Chine, est orienté sur les spécifications des nanomatériaux.

L’ISO est confrontée à un challenge important, dans un domaine où il n’existe pas de normes reconnues au plan international, que ce soit en matière de terminologie, de protocole pour les tests de toxicologie ou l’évaluation des impacts environnementaux, de techniques et d’instruments de mesures, de procédures d’étalonnage et de matériaux de référence. La France a proposé une étude sur le "control banding", qui vise à situer les produits manipulés dans une bande de danger, pour mettre en place un niveau de protection adapté.

En effet, proposer des nanomatériaux impose de maîtriser leurs risques en production/utilisation et de limiter leur impact (cycle de vie). La toxicologie et l’écotoxicologie s’intéressent aux nanoparticules ; leurs petites tailles et leurs propriétés physico-chimiques favorisent les risques toxiques (passage de barrières, pouvoir de pénétration, ingestion) et les risques d’explosion (réactivité accrue du fait de la surface effective en contact avec l’O2). Les enjeux sont importants car tous les domaines sont concernés : pharmacie, cosmétique, matériaux, véhicules, électronique, etc.

Il s’avère nécessaire de mener des études toxicologiques et environnementales spécifiques pour disposer de données de référence. Il faut aussi pouvoir s’appuyer sur une métrologie dédiée, capable de détecter la présence de «quelques» nanoparticules manufacturées dans un bruit de fond pouvant être élevé : cette faible émission peut être à l’origine d’accidents.

Concernant les ambiances de travail, il est important, dans une logique de précaution, de s’orienter vers une approche volontaire d’évaluation des risques et de proposer des méthodes de surveillance.

En conclusion de ces présentations, le comité de programme UNM a reconnu que les nanotechnologies représentent une innovation majeure, le comportement entre eux des nanomatériaux ouvrant des perspectives non encore exploitées.

Les possibilités aux limites de la nano-échelle sont très différentes : on trouve aujourd’hui des applications industrielles de l’ordre de 100 nm ; les vrais enjeux se situent vers le nanomètre. Les nanotechnologies apportent de nouvelles propriétés du fait de la diminution de la taille, mais il faut pouvoir modéliser les lois de comportement des nanomatériaux.

Les nanotechnologies apportent aussi beaucoup d’inconnu et d’incertitudes ; il est important d’organiser l’information et la formation le plus en amont possible : faire en sorte que les travailleurs et la population soient conscients des risques pour éviter le blocage au 1er incident ; c’est un des objectifs du débat public qui s’est mis en place.

Le principe de précaution amène les Européens, et en particulier les Français, à une certaine prudence, et à œuvrer pour la connaissance, alors que d’autres pays sont beaucoup plus axés sur le développement commercial (la Chine, notamment) ; il est important de surveiller ce qui s’y passe.

Pour les mécaniciens, il s’agit de technologies encore au stade du développement, sur lesquelles on n’a peu de recul, et qui, tout en offrant des améliorations notables, des nouvelles propriétés et des réponses à de nouvelles fonctions des surfaces, posent des problèmes d’hygiène et sécurité et de recyclabilité en fin de vie. Elles ne peuvent donc pas donner lieu à des travaux de normalisation sectoriels. En revanche, une veille sur les travaux de normalisation actuellement conduits au niveau général est nécessaire. De même, les notes éditées par le Cetim sur les technologies & applications ainsi que sur les aspects d’hygiène et sécurité constituent un outil de veille appréciable.

Pour plus d’informations, vous pouvez vous adresser à info@unm.fr

Toute la normalisation mécanique sur: http://www.unm.fr