Remplir des nanotubes de carbone avec de l’eau pour les rendre plus forts

Abraao Torres-Dias, Denis Machon et Alfonso San Miguel (équipe (Nano)matériaux pour l'Energie), en collaboration avec des collègues de l’Université d’Anvers, ont publié un article intitulé "Chirality-dependent mechanical response of empty and water-filled single-wall carbon nanotubes at high pressure" dans la revue Carbon.

Les nanotubes de carbone sont utilisés comme renforts dans des nouveaux matériaux composites en raison de leur remarquable résistance à la traction. Par contre, dans la direction transverse l’effort nécessaire pour les déformer peut être cent fois inférieur. Ce travail montre qu’il suffit de remplir les nanotubes d’eau pour obtenir ainsi une résistance mécanique considérable dans toutes les directions. La réponse mécanique de 18 types de nanotubes de carbone contenant des molécules d’eau (même un filet moléculaire) et celle des mêmes tubes vides a été comparée par des mesures de spectroscopie Raman résonante de haute résolution sur des nanotubes individualisées. L’étude a permis de montrer que la présence d’eau exerce une contrepression qui permet d’exacerber la stabilité mécanique des nanotubes de carbone. Les tubes vides s’accommodent ainsi aux prédictions théoriques de pression d’effondrement radial tandis que des nombreuses contradictions dans la littérature entre expériences et modèles semblent liées à un remplissage accidentel des tubes. Ces travaux ont des implications en particulier dans le design et le développement de nouveaux matériaux composites à base de nanotubes de carbone.

29/09/2015