Un article dans la revue Science et technologie des matériaux avancés explore ce qui empêche l'utilisation de la capacité de renforcement des nanotubes de carbone dans une matrice céramique.

Depuis leur découverte, les nanotubes de carbone (CNT) ont été considérés comme l'additif ultime pour améliorer les propriétés mécaniques des céramiques structurelles, comme l'oxyde d'aluminium, nitrure de silicium et dioxyde de zirconium. Pourtant, malgré la résistance et la rigidité remarquables des NTC, de nombreuses études n'ont rapporté que des améliorations marginales voire la dégradation des propriétés mécaniques après l'ajout de ces super-matériaux. En effet, la capacité des NTC à renforcer directement un matériau céramique a été fortement remise en cause et débattue ces dix dernières années.

Alors que se passe-t-il? Dans un article de synthèse publié dans la revue Science et technologie des matériaux avancés , des chercheurs de l'Institut national des sciences des matériaux au Japon explorent ce qui empêche l'exploitation de la capacité de renforcement des NTC dans une matrice céramique.

Les chercheurs énumèrent trois questions fondamentales, qui doivent être abordés afin d'examiner et de comprendre la capacité et le mécanisme de renforcement direct des NTC dans une matrice céramique :

1. La capacité de charge intrinsèque des NTC change-t-elle lorsqu'ils sont intégrés dans une matrice hôte en céramique ?
2. Lorsqu'il existe une interface intime au niveau atomique sans aucune réaction chimique avec la matrice, peut-on s'attendre à un transfert de charge vers les CNT ?
3. Les NTC – nanométriques et flexibles – peuvent-ils améliorer les propriétés mécaniques de la matrice à l'échelle macro lorsqu'ils sont individuellement, intimement et uniformément dispersés ? Si c'est le cas, comment?

Les auteurs passent brièvement en revue les études récentes portant sur les questions ci-dessus. En particulier, ils discutent d'un mécanisme de renforcement récemment découvert à l'échelle nanométrique, qui est responsable de sans précédent, améliorations mécaniques simultanées y compris le renforcement, durcissement et ramollissement de la matrice céramique hôte. Ils mettent également en évidence une nouvelle méthode de traitement qui permet la fabrication de céramiques concentrées en CNT sans défaut et de composites classés en CNT avec des propriétés sans précédent, pour des applications allant des implants biomédicaux et de l'ingénierie tissulaire à la production d'énergie thermoélectrique.