Le géomimetisme : s’inspirer des minéraux pour synthétiser de nouveaux matériaux

Vendredi, 22 juillet 2016

Une collaboration étroite entre des minéralogistes du laboratoire Géosciences environnement Toulouse (GET/OMP, UPS / IRD / CNRS / CNES) et des chimistes des matériaux de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB, CNRS / Université Bordeaux / Bordeaux INP) a permis de réaliser la synthèse de talc en seulement 20 secondes à l’aide d’un procédé innovant et rapide, s’inspirant des processus naturels : la synthèse hydrothermale en continu et en conditions supercritiques. Ce procédé breveté(1) fait aujourd’hui l’objet d’un partenariat industriel avec la société Imerys Talc pour le transfert de technologie. Ce procédé est également développé dans le cadre d’un projet prématuration du CNRS pour l’élaboration hydrothermale supercritique de phyllo-aluminosilicates.

Illustration du géomimétisme. Création Graphique Margot PAUL Le géomimétisme est un processus qui s’inspire du minéral pour créer de nouveaux matériaux. Bien que présentant une structure similaire à leurs homologues naturels, ces nouveaux minéraux synthétiques présentent l’avantage d’avoir une chimie et une taille contrôlées. La taille nanométrique de ces nouveaux minéraux permet de leur conférer de nouvelles propriétés et de nouveaux signaux cristallochimiques.

Des chercheurs du GET et de l’ICMCB ont mis au point un procédé innovant, la synthèse hydrothermale en continu et en conditions supercritiques, qui s’inspire des processus naturels de formation des minéraux. Ce nouvel outil pour les géosciences et la science des matériaux leur a permis de créer un nanominéral modèle de talc en seulement quelques dizaines de secondes.
Ce talc possède une structure tétraèdre-octaèdre-tétraèdre (TOT) trioactaédrique comme le talc naturel dont il se distingue cependant par des tailles de cristallites nanométriques. Cette taille nanométrique lui confère des signatures cristallochimiques singulières et de nouvelles propriétés de surface telles une hydrophilie, le talc naturel étant hydrophobe.

Images MEB (a) d’un talc micronique naturel et (b) d’un talc nanométrique obtenu en 20 secondes par synthèse hydrothermale en continu et en conditions supercritiques, réalisées au Centre de microcaractérisation Raimond Castaing.

Étudier des nanominéraux modèles permet d’identifier les propriétés physico-chimiques liées uniquement à la phase nanométrique. Dans le cas du talc, les signatures cristallochimiques du nanotalc ont conduit à l’identification dans un minerai de talc d’une phase submicronique jusqu’alors insoupçonnée.

En permettant de reproduire les premiers stades de formation des minéraux, la synthèse hydrothermale en continu et en conditions proche- et supercritiques offre une nouvelle approche vers la nanominéralogie, d’une part, et vers le développement de nouveaux géo-matériaux avancés, d’autre part.

Note(s): 
  1. C. Aymonier, A. Dumas, C. Le Roux, F. Martin, P. Micoud, C. Slostowski (2015) Procédé de préparation de particules synthétiques phyllominérales en continu. PCT/FR2015/050984, aux noms du Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) et de l’Université Paul Sabatier Toulouse III.
Source(s): 

Dumas, M. Claverie, C. Slostowski, G. Aubert, C. Carême, C. Le Roux, P. Micoud, F. Martin, C. Aymonier, Fast-geomimicking using chemistry in supercritical water. Angewandte Chemie International Edition, 2016, DOI: 10.1002/anie.201604096. (Very important paper).

Contact(s):
  • François Martin, GET/OMP
    francois [dot] martin [at] get [dot] omp [dot] eu, 05 61 33 25 96
  • Cyril Aymonier, ICMCB
    aymonier [at] icmcb-bordeaux [dot] cnrs [dot] fr, 05 40 00 26 72

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