Des scientifiques de l'université japonaise de Kyushu affirment que les nanotubes de carbone enveloppés de polymère sont très prometteurs dans les applications biotechnologiques et énergétiques. Le document a été récemment publié dans Science et technologie des matériaux avancés .

Les scientifiques ont signalé pour la première fois des nanotubes de carbone au début des années 1990. Depuis, ces minuscules cylindres ont fait partie de la quête pour réduire la taille des appareils technologiques et de leurs composants. Les nanotubes de carbone (CNT) ont des propriétés très recherchées. Ils sont 100 fois plus résistants que l'acier et un sixième de son poids. Ils ont plusieurs fois la conductivité électrique et thermique du cuivre. Et ils n'ont presque aucun des problèmes de dégradation environnementale ou physique communs à la plupart des métaux, comme la contraction et l'expansion thermiques ou l'érosion.

Les NTC ont tendance à s'agréger, formant des « touffes » de tubes. Pour utiliser leurs propriétés exceptionnelles dans les applications, ils doivent être dispersés. Mais ils sont insolubles dans de nombreux liquides, rendant leur dispersion uniforme difficile.

Des scientifiques de l'université japonaise de Kyushu ont mis au point une technique qui « exfolie » les amas agrégés de NTC et les disperse dans des solvants. Il s'agit d'envelopper les tubes dans un polymère en utilisant une liaison qui n'implique pas le partage d'électrons. La technique est appelée enveloppe de polymère non covalent. Alors que le partage d'électrons via un emballage de polymère covalent conduit à une liaison plus stable, il modifie également les propriétés intrinsèques souhaitables des nanotubes de carbone. L'emballage non covalent est donc considéré comme supérieur dans la plupart des cas car il cause un minimum de dommages aux tubes.

Les scientifiques, Dr Tsuyohiko Fujigaya et Dr Naotoshi Nakashima, a mené une revue de recherche pour analyser les différentes approches de l'emballage de polymère et pour résumer les applications dans lesquelles les nanotubes de carbone enveloppés de polymère peuvent être utilisés. Leur critique a été publiée dans Science et technologie des matériaux avancés (16-2 p24802, 2015).

Ils ont découvert qu'une grande variété de polymères peut être utilisée pour l'emballage non covalent de nanotubes de carbone. Récemment, de nombreux dispersants polymères ont en effet été développés qui non seulement dispersent les NTC mais leur ajoutent également de nouvelles fonctions. Ces dispersants polymères sont aujourd'hui largement reconnus et utilisés dans de nombreux domaines, y compris la biotechnologie et les applications énergétiques.

Les NTC qui sont enveloppés de manière stable avec des matériaux biocompatibles sont très attrayants en biomédecine, par exemple, en raison de leur incroyable capacité à franchir les barrières biologiques sans générer de réponse immunitaire. Il existe donc un potentiel élevé pour les NTC enveloppés de polymère dans le domaine de l'administration de médicaments.

Aussi, envelopper des nanotubes de carbone dans des polymères améliore leurs fonctions photovoltaïques dans les cellules solaires, par exemple, lorsque les polymères fonctionnent comme un pigment photorécepteur.

Parce que les conceptions des polymères peuvent être facilement adaptées, on s'attend à ce que la fonctionnalité des NTC enveloppés de polymère soit encore étendue et que de nouvelles applications les utilisant soient développées.