NANOCÉRAMIQUE
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Le verre, bien qu'il soit perçu comme un matériau simple, contribue de manière significative à l'avancement de la société. Il a permis de transformer les progrès dans divers domaines tels que la médecine, l'électronique, la communication à haut débit, l'architecture et les transports.
La flexibilité de la composition du verre permet d'affiner ses propriétés pour une vaste gamme d'applications. Au cœur de l'amélioration des performances du verre, bien qu'inconnue à ce jour, se trouve un atout essentiel dont l'origine remonte au 4e siècle, avec la célèbre coupe de Lycurgue : la nanotechnologie.
NÉCESSITÉ DE LA NANOTECHNOLOGIE
Les nanocéramiques de verre sont des matériaux créés en incorporant de très petits cristaux de céramique (à l'échelle nanométrique) dans une matrice de verre. Ce processus modifie les propriétés du verre, ce qui permet d'obtenir un nouveau matériau présentant une résistance mécanique, des caractéristiques optiques et une bioactivité accrues, entre autres avantages. Selon la taille et les caractéristiques fonctionnelles des nanoparticules, les propriétés du verre sont considérablement modifiées, le rendant plus résistant, plus durable, plus transparent et biocompatible.
La résistance/résistance d'un matériau est la mesure dans laquelle il peut absorber de l'énergie ou être déformé sans se fracturer. Même si le verre est actuellement renforcé par des traitements superficiels tels que des revêtements chimiques, la fragilité globale du verre sous-jacent lui-même reste un problème qui devrait être traité avec une précision plus chirurgicale.
Il est donc nécessaire de créer des systèmes de verre dans lesquels la (multi)fonctionnalité souhaitée ne se limite pas à un revêtement de surface susceptible d'être rayé ou de disparaître avec le temps sous l'effet de l'exposition aux éléments, mais dans lesquels le produit en verre porte les caractéristiques fonctionnelles en tant que partie intégrante du composite de verre.
Pour y parvenir tout en renforçant le système de verre contre les fractures, les nanomatériaux à phase quantique ultrafine (c'est-à-dire inférieure à 20 nm) sont très utiles car ils peuvent être incorporés à des doses infimes, tout en fournissant de manière efficace la fonctionnalité nécessaire dans un large éventail de conditions opérationnelles.
NANO-INTERFACE AVEC LE SABLE DU DÉSERT
Il y a une pénurie mondiale de sable de lit de rivière et de plage pour répondre à la demande mondiale des industries du verre et de la construction. Les lits de rivière et les plages sont dénudés, les terres agricoles et les forêts sont arrachées pour obtenir la matière première.
Les écosystèmes sont détruits par manque d'ingéniosité, dans un monde où le sable du désert ne manque pas, principalement considéré comme « inutile ».
Le sable du désert a simplement besoin de la bonne interface matérielle pour le rendre viable. Quant-Ceramics offre les solutions pour y parvenir.
DÉFIS DE BASE
La silice est un composant clé dans la production de verre car elle détermine la résistance, la clarté et la couleur du verre. La pureté et la consistance du sable de silice utilisé pour fabriquer le verre sont essentielles pour garantir que le produit final possède les propriétés souhaitées. Fabriqué avec les bons (nano)additifs, un module de Young de > 70 GPa et une résistance à la flexion de > 45 MPa sont réalisables dans un verre produit à partir de composants de sable du désert.
La pureté initiale de la silice est de 52,1 % en poids pour le sable du désert, de 39,3 % en poids pour le sable de rivière et de 35,8 % en poids pour le sable de mer.
Certains sables du désert peuvent cependant contenir plus de 90 % en poids de silice, ce qui le fait fondre à des températures plus élevées que le sable avec une teneur en silice < 50 % en poids qui peut fondre à des températures inférieures à 1650 degrés Celsius.
Le sable du désert n'est cependant généralement pas utilisé pour la fabrication du verre en raison de ses grains arrondis et lisses formés par l'érosion éolienne, ce qui rend difficile la liaison des particules de sable entre elles, aux températures élevées nécessaires à la création du verre.
NANOARC est une société de nanotechnologie, spécialisée dans la conception et la fabrication de solutions inspirées de la nature. Ce que nous comprenons de la nature est ceci : il existe une rugosité à l'échelle microscopique, à laquelle la plupart des organismes et des substances peuvent adhérer, comme du velcro à une surface. Ensuite, il existe une rugosité à l'échelle nanométrique, si petite que la plupart des organismes et des substances ne peuvent pas adhérer à une telle surface.
Le sable du désert est l'une de ces surfaces avec une rugosité de surface à l'échelle nanométrique ultra-faible
L'INTERFACE QUANT-CÉRAMIQUE
Fondamentalement, la liaison des matériaux est davantage déterminée par les forces atomiques de van der waals que par les interactions physiques.
Pour lier le sable du désert, des matériaux quantiques avec des tailles de particules proches de la rugosité nanoscopique du sable du désert, pour mieux « détecter » à l'échelle atomique et agir comme une interface de liaison, pour former un verre plus résistant, plus clair et plus performant, avec le sable du désert.
Le pied du gecko possède un réseau dense de filaments nanoscopiques, qui l'aident à s'interfacer avec les forces de van der waals et à adhérer à des surfaces lisses, là où d'autres animaux ne le peuvent pas.
Les matériaux Quant-Ceramic ont une surface spécifique ultra élevée pour leur permettre de s'imbriquer à l'échelle atomique avec les interfaces des particules de sable du désert, facilitant le processus de liaison et renforçant les matériaux en verre de sable du désert d'une manière qui, sans eux, ne serait pas possible.
En vertu de la composition chimique et de l'architecture du réseau cristallin, les nanoadditifs Quant-ceramic offrent des fonctionnalités au verre, au-delà de la résistance mécanique, comme une protection antipathogène efficace, une protection UV, une atténuation des radiations nucléaires, avec une transparence visuelle, une gestion thermique et plus encore.
NANO-CÉRAMIQUES DE VERRE
NANO-CÉRAMIQUES DE VERRE
En fonction de la taille des cristallites par rapport à la longueur d'onde de la lumière, les vitrocéramiques peuvent être conçues pour être soit transparentes (par exemple, avec des cristallites à l'échelle nanométrique) soit opaques (par exemple, avec des cristallites à l'échelle micrométrique).
La nature cherche toujours à réduire l'énergie nécessaire à toute réaction ou à tout événement donné. Dans cette optique, il est possible de jouer sur cet effet pour rendre plus difficile le déclenchement et la propagation d'un processus donné. Dans le cas du verre, il s'agirait de la formation et de la propagation de fissures. Lorsqu'une charge est appliquée à un matériau, elle transmet une grande quantité d'énergie au matériau, créant une situation dans laquelle le matériau doit maintenant répondre à cette énergie. Au-delà de la limite élastique, un matériau cassant comme le verre ou la céramique devrait normalement dissiper cette énergie par la formation de nouvelles surfaces, par exemple par la formation de fissures.
Les verres nanocéramiques offrent une gamme polyvalente de propriétés bénéfiques pour améliorer la résistance à la fracture du verre. La présence physique de nanocristallites ultrafines et bien dispersées sert d'inhibiteur à la propagation des fissures. Cela se produit parce que chaque fois qu'une fissure en propagation rencontre une interface nanocristalline, la fissure doit soit changer sa direction de propagation pour se déplacer autour du nanocristal, soit initier une nouvelle fissure à travers la phase cristalline elle-même.
Cependant, lorsque le nanocristal est suffisamment petit pour limiter la formation d'une limite de grain au sein de son réseau cristallin, la probabilité d'un site de faille est d'autant plus limitée. Une telle frustration du processus naturel des choses crée une barrière énergétique si énorme que la formation d'un chemin de propagation de fissure conduit à un scénario énergétiquement défavorable et la fracture est limitée ou totalement interdite.
HAUTE RÉSISTANCE AVEC MOINS DE POIDS
HAUTE RÉSISTANCE AVEC MOINS DE POIDS
Pour que la propagation d'une fissure soit significativement limitée autour et au sein d'un cristal nanocéramique infusé dans du verre (verre-nanocéramique), ces fondamentaux sont essentiels :
Une dispersion uniforme et dense des cristaux nano-céramiques dans la matrice de verre est cruciale
Les cristaux nano-céramiques doivent avoir une dimension bien inférieure à 20 nm, afin de minimiser ou d'empêcher la formation de joints de grains à l'intérieur d'eux-mêmes
La composition cristalline nano-céramique doit conférer au verre des fonctionnalités polyvalentes, par exemple des propriétés chimiques, optiques et électriques qui l'aident à obtenir et à conserver sa durabilité
L'un des principaux défis rencontrés lors de la préparation de nanocomposites à matrice verre-nanocéramique est la capacité à obtenir une dispersion homogène des nanocristaux. L'agglomération de particules de taille micrométrique, en particulier de grandes nanoparticules (souvent > 30 nm de taille) utilisées dans des charges lourdes, a tendance à générer des effets néfastes sur les propriétés thermiques et mécaniques du verre, car un plus petit nombre de particules de renforcement sont présentes dans d'autres zones et les agrégats peuvent agir comme centres de défauts, qui peuvent agir comme initiateurs de fissures conduisant à une défaillance structurelle du composite de verre.
LE CONTRÔLE DE LA TAILLE DES PARTICULES DE NANO-CÉRAMIQUE EST IMPORTANT
LE CONTRÔLE DE LA TAILLE DES PARTICULES DE NANO-CÉRAMIQUE EST IMPORTANT
En réduisant la taille des particules de nano-céramique bien en dessous de 20 nm, on peut influencer le nombre de dislocations accumulées à une limite de grain et améliorer la limite d'élasticité d'une nano-céramique, c'est-à-dire la contrainte maximale que le cristal de nano-céramique tolère avant que la déformation ne commence.
En distribuant une quantité significative de ces particules dans une matrice de verre, on obtient une densité élevée de sites de renforcement dans une matrice de verre. Ceci est facile avec des particules nano-céramiques ultrafines car le nombre moyen de ces particules présentes dans un volume unitaire de matériau augmente de manière exponentielle, à mesure que la taille des particules diminue. Par exemple, une particule céramique de 1 µm peut être remplacée par environ un millier de particules nano-céramiques de 1 nm. Cela implique qu'avec moins de volume et de masse, une distribution de densité plus élevée de particules nano-céramiques peut être obtenue dans une matrice de verre, à une dose significativement plus faible que celle obtenue avec des particules micronisées ou même plus grosses (> 20 nm).
VERRE CHIMIQUEMENT NANO-TREMPÉ
VERRE CHIMIQUEMENT NANO-TREMPÉ
La fracture du verre a inévitablement son origine à l'échelle nanométrique (c'est-à-dire la rupture de liaison). La trempe chimique est une méthode très efficace pour améliorer la résistance via l'incorporation d'une contrainte de compression élevée dans les surfaces du verre. Une conception d'optimisation topologique du verre à l'échelle nanométrique peut être obtenue, en utilisant des cristaux nano-céramiques de composition variable, en combinaison avec les avantages de la dimension des cristaux nano-céramiques, pour permettre à l'énergie appliquée à une surface de verre d'être dissipée par densification localisée autour d'un pénétrateur, plutôt que par la formation de fissures dans le verre lui-même.
Avec une expertise de base dans la conception et la fabrication de cristaux nano-céramiques de taille inférieure à 20 nm, NANOARC est bien placé pour aider l'industrie du verre à repousser les limites des performances du verre en termes de durabilité chimique et structurelle. Étant dans le domaine du nano-polymorphisme dans le cadre de notre processus de conception de nanomatériaux, nous permettons aux fabricants d'adopter nos produits en toute transparence, sans problèmes de compatibilité chimique.
NOS SOLUTIONS
Nos solutions consistent en des nanopoudres à haute surface spécifique dont les compositions chimiques sont soigneusement choisies, dont la taille des nanoparticules est stratégiquement sélectionnée pour bénéficier des effets quantiques et d'une structure cristalline redéfinie, afin d'exploiter la force de la nanoarchitecture (structure atomiquement modifiée), pour une fonctionnalité unique et accrue.
Grâce à nos nanopoudres ultrafines à structure atomiquement modifiée, nous permettons le développement de systèmes de verre de haute performance présentant des caractéristiques améliorées, telles que :
Une transparence optique accrue pour une microscopie et une récolte d'énergie améliorées.
Propriétés optiques sur mesure
Résistance mécanique supérieure pour un poids plus léger et une faible porosité
Amélioration du transport thermique pour la conservation de l'énergie
Résistance aux taches
Résistance aux UV avec transparence
Protection antimicrobienne et antifongique sans nécessiter de photo-activation
Atténuation des rayonnements ionisants
Nos nanopoudres sont personnalisées en termes de taille et de composition, afin de permettre l'intégration transparente de leurs fonctionnalités distinctes et uniques au cours du processus de fabrication du verre. Les nanopoudres assurent également la durabilité et la préservation de l'esthétique. Que l'application visée soit un ensemble de composants laser à semi-conducteurs, des écrans de smartphones ou d'appareils portables, des fibres optiques, des lentilles de microscopes et d'appareils photo, des guides d'ondes ou des parois en verre et des fenêtres de panneaux solaires exigeantes sur le plan technique.
PRODUITS
PRODUITS
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Plus la surface spécifique (BET) des nanoparticules est élevée, plus le nanomatériau est efficace.
UTILISATION : Ajouter la ou les nanopoudres à la dose souhaitée à votre mélange de verre, disperser soigneusement, puis procéder comme d'habitude.
Les produits sont vendus exclusivement sur notre site Web
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QG - C
QG - C
NANOARCHITECTURE : Sphérique ( diamètre < 25 nm)
SURFACE SPÉCIFIQUE : 38800 m²/kg
COULEUR : Nanopoudre blanche
INDICE DE RÉFRACTION : 1,59
RÉSISTANCE À LA CHALEUR : Jusqu'à 1339 °C (2442°F)
DOSAGE : 0.005 - 0.007 % en poids du mélange de verre (ou selon les besoins pour les applications désignées)
AVANTAGES : Stabilisateur, nanocharge, contribue à améliorer la résistance mécanique et chimique du corps en verre, à réduire le retrait résultant de la cuisson.Stabilisateur, nanocharge, résistance à la flexion, ténacité à la fracture, résistance à la propagation des microfissures, aide à améliorer à la fois la résistance mécanique et chimique du corps en verre, réduit le retrait résultant de la cuisson.
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QUANTITÉ | LE PRIX
25 grammes (0,88 oz.) | € 2 365
250 grammes (8.81 oz.) | € 22 000
1 kg (2,2 lb) | € 87 000
COMMANDES EN VRAC : A partir de 1 Tonne | CONTACT trade@nanoarc.org
QG-I FLEX
QG-I FLEX
NANOARCHITECTURE : Feuilles/flocons atomiquement minces ( < 1 nm )
SURFACE SPÉCIFIQUE : 63520 m²/kg
COULEUR : Nanopoudre Blanc Brillant
INDICE DE RÉFRACTION : 2,029
RÉSISTANCE À LA CHALEUR : Jusqu'à 1975 °C (3587°F)
DOSAGE : 0.001 - 0.003 % en poids du mélange de verre (ou selon les besoins pour les applications désignées)
AVANTAGES : Filtration UV améliorée, antibactérien, antisalissure, anticorrosion, minimisation de la porosité, faible expansivité thermique et gestion améliorée de la résistance mécanique (compression et flexion), nano-remplissage des fissures.
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QUANTITÉ | LE PRIX
25 grammes (0,88 oz.) | € 3 815
250 grammes (8.81 oz.) | € 37 000
1 kg (2,2 lb) | € 147 000
COMMANDES EN VRAC : A partir de 1 Tonne | CONTACT trade@nanoarc.org
QG - THERM
NANOARCHITECTURE : Feuilles/flocons atomiquement minces ( < 1 nm )
SURFACE SPÉCIFIQUE : 49550 m²/kg
COULEUR : Nanopoudre noire/brun noirâtre
RÉSISTANCE À LA CHALEUR : Jusqu'à 1597 °C (2907 °F)
INDICE DE RÉFRACTION : 2,42
DOSAGE : 0,002 - 0,005 % en poids ou selon les besoins pour les applications désignées
AVANTAGES : Transport efficace de la chaleur, protection contre les radiations gamma, absorption de l'arsernic, des métaux lourds et des résidus d'antibiotiques.
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QUANTITÉ | LE PRIX
25 grammes (0,88 oz.) | € 4 125
250 grammes (8.81 oz.) | € 40 000
1kg (2,2 lb) | € 159 000
COMMANDES EN VRAC : A partir de 1 Tonne | CONTACT trade@nanoarc.org
QG - M
SURFACE SPÉCIFIQUE : 35930 m²/kg
COULEUR : Nanopoudre blanche
INDICE DE RÉFRACTION : 1,71
RÉSISTANCE À LA CHALEUR : Jusqu'à 2852 °C (5166 °F)
DOSAGE : 0.003 - 0.005 % en poids du mélange de verre (ou selon les besoins pour les applications désignées)
AVANTAGES : Aide à diminuer la température de cristallisation et facilite la transformation de phase du β-quartz au β-spodumène dans les vitrocéramiques de lithium-aluminosilicate. Antipathogène efficace contre les bactéries, les levures et le biofilm.
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QUANTITÉ | LE PRIX
25 grammes (0,88 oz.) | € 2 500
250 grammes (8.81 oz.) | € 24 000
1 kg (2,2 lb) | € 95 000
COMMANDES EN VRAC : A partir de 1 Tonne | CONTACT trade@nanoarc.org
CERAM QUANT NEUTRON
CERAM QUANT NEUTRON
NANOARCHITECTURE : Nanotubes | < 20 nm de diamètre
COULEUR : Nanopoudre blanche
RESISTANCE À LA CHALEUR : Jusqu'à 2973 °C (5383 °F)
DOSE : 0.001 - 1 % en poids ou selon les besoins
AVANTAGES : Présente une excellente conductivité thermique et constitue donc un choix idéal pour les entretoises dans la fusion du verre. Permet un transfert de chaleur efficace pour assurer un chauffage uniforme des produits en verre.
Aide à abaisser la température de dévitrification du verre pour faciliter la fusion. Il réduit la viscosité d'un verre à une température donnée, ce qui permet un mélange plus facile des composants et permet aux bulles de sortir du verre. Ajouté au verre, il donne un produit incassable, avec une faible dilatation ou contraction thermique.
Il peut être utilisé pour offrir des revêtements ultra-minces résistants à la corrosion, améliorer l'atténuation des neutrons avec une fine couche transparente, matériau de protection thermique pour l'industrie aérospatiale et les centrales nucléaires, composants de moteurs-fusées. Outils de coupe à grande vitesse, transistors, additifs polymères déshydratants d'étanchéité en résine plastique, lubrifiants haute température, isolation, électricité haute tension haute fréquence, isolants d'arc plasma, matériaux de four à induction haute fréquence, composants de refroidissement, catalyseur haute température, vitrocéramique composite.
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QUANTITÉ | LE PRIX
5 grammes (0,17 oz.) | € 8 450
50 grammes (1,76 oz.) | € 58 495
1kg (2,2 lb) | € 1 111 245
COMMANDES EN VRAC : A partir de 1 Tonne | CONTACT trade@nanoarc.org
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