Chimie douce
L’observation de la nature montre que le vivant est capable de synthétiser des verres et des céramiques dans des conditions particulièrement douces. En effet, il existe des microalgues, les diatomées, qui sont capables d’élaborer de fines architectures de verre à partir de la silice dissoute dans les océans à température ambiante.
De ces constatations, J. Livage, professeur au Collège de France, a créé le concept de « chimie douce » ouvrant la possibilité d’élaborer des matériaux inorganiques à relativement basses températures. Cette chimie du solide peut être comparée à une polymérisation minérale au cours de laquelle des précurseurs organométalliques moléculaires en solution polymérisent à basse température pour former un réseau tridimensionnel interconnecté expansé au sein d’un liquide. À partir d'une même solution et en fonction du mode de séchage, le matériau final peut prendre des formes très différentes : matériau massif, poudre, fibre, composite, gel poreux ou membrane, et film ou couche mince.
Dans un souci de protection de l’environnement et d’économie d’énergie, ce procédé d’élaboration connu sous le nom de « procédé sol-gel » montre tout son intérêt puisqu’il est actuellement possible d’élaborer des verres et des céramiques à des températures inférieures à 200°C alors que les voies classiques de synthèse de ces matériaux font appel à des températures beaucoup plus élevées (supérieures à 1000°C).
De par sa facilité de mise en œuvre et sa versatilité, le procédé sol-gel trouve des applications dans de nombreux domaines : optique (verres antireflets, anti-traces, autonettoyants), biomédical (matériaux bioactifs, encapsulation de principes actifs), multimédia (écrans antireflets et antistatiques), microélectronique (miniaturisation des composants), nouvelles technologies (nanomatériaux, matériaux hybrides organiques/inorganiques pour les piles à combustible ou le photovoltaïque), mécanique (outils d'usinage, barrières thermiques, revêtement anticorrosion)...
Une des activités de recherche de l'INISMa-CRIBC concerne l’élaboration de matériaux céramiques innovants par « chimie douce » et s’articule autour de deux axes :
- Elaboration de poudres
- Application en couches minces