Le carbonate de calcium nanométrique se heurte à des obstacles de dispersion malgré son potentiel d'application étendu.

Nano carbonate de calcium Ce terme désigne les produits à base de carbonate de calcium dont la taille des particules est comprise entre 1 et 100 nanomètres. Grâce à sa taille extrêmement réduite, à l'effet de taille quantique, à l'effet de petite taille, à l'effet de surface et à l'effet tunnel quantique macroscopique, il présente des propriétés particulières, distinctes de celles du carbonate de calcium ordinaire. Ce matériau présente généralement des comportements physico-chimiques uniques dans les domaines de la mécanique, de l'optique et de l'électronique. Matériau inorganique non métallique indispensable, sa surface spécifique élevée, son énergie de surface élevée et sa forte réactivité ont également eu un impact significatif dans de nombreux domaines d'application.

D'après les recherches actuelles, l'intérêt du carbonate de calcium nanométrique réside dans les aspects suivants. Ce matériau améliore significativement les propriétés mécaniques des composites, notamment leur résistance à la traction, à la flexion, aux chocs et leur module d'élasticité. De plus, son ajout améliore considérablement la fluidité et la mise en œuvre du polymère chargé, tout en permettant une réduction significative de la température et de la pression de traitement. Par ailleurs, d'un point de vue économique, le carbonate de calcium nanométrique, charge inorganique économique, peut remplacer, dans certaines conditions et pour certains procédés, les charges organiques onéreuses et divers additifs, contribuant ainsi à la maîtrise des coûts de production. Enfin, grâce à sa nanostructure unique, cette charge confère aux composites des propriétés fonctionnelles telles que l'ignifugation, des propriétés antibactériennes, la conductivité et, dans certains cas, des propriétés magnétiques spécifiques.

Bien que le carbonate de calcium nanométrique présente des avantages significatifs, il est souvent confronté à d'importants problèmes de dispersion dans les systèmes d'application pratiques. Ce problème se manifeste principalement sous plusieurs formes spécifiques. En raison de facteurs tels que leur taille extrêmement réduite, leur grande surface spécifique et leur énergie de surface intrinsèquement élevée, les nanoparticules de carbonate de calcium sont sujettes à une agglomération spontanée due à diverses forces intermoléculaires. La formation généralisée d'agrégats limite considérablement la dispersion uniforme des matériaux dans certaines matrices. Ce type d'agglomération est également lié à la compatibilité de l'interface de polarité du matériau. La forte polarité et l'hydrophilie intrinsèques de la surface des nanoparticules de carbonate de calcium entraînent souvent une diminution de leur compatibilité avec la matrice polymère qui constitue la phase mère des matériaux composites. En raison de l'hydrophobie marquée ou de l'inertie chimique relative des matrices polymères couramment utilisées, le système composite macroscopique formé entre les deux présente souvent une faible liaison interfaciale et une stabilité globale limitée. De plus, dans le cadre des procédés de traitement industriel classiques, les matériaux de remplissage à l'échelle nanométrique peuvent induire divers degrés d'agglomération secondaire sous l'effet d'une force mécanique de cisaillement ou d'une action thermique continue, aggravant encore la difficulté de dispersion initiale.

Les barrières de dispersion mentionnées ci-dessus affectent fondamentalement les performances pratiques des nanomatériaux et la qualité de leurs produits finaux, et limitent considérablement leur intégration dans les procédés de fabrication de pointe. Prenons l'exemple de certains systèmes d'application spécifiques : l'état de dispersion hétérogène dans polymère Des systèmes tels que les résines plastiques peuvent entraîner une nette dégradation des propriétés mécaniques du produit final, accompagnée d'une diminution de plusieurs indicateurs de qualité d'aspect. Si des charges inorganiques similaires, utilisées dans l'industrie du revêtement, forment une agglomération importante, la viscosité de la suspension de revêtement augmentera, ce qui nuira à l'effet de nivellement requis par le procédé et diminuera la fonctionnalité du revêtement. Une mauvaise dispersion est la conséquence directe de leur utilisation dans le domaine… caoutchouc ou les produits en caoutchouc vulcanisé réduiront l'effet d'amélioration du renforcement attendu des matériaux composites et affaibliront diverses propriétés mécaniques des produits dérivés dans une certaine mesure.