Malgré sa taille, la nanotechnologie a un impact industriel
Le domaine émergent de la nanotechnologie a longtemps été considéré comme obscur, voire un peu effrayant. Cependant, la nanotechnologie prouve son potentiel dans différents secteurs, amenant les entreprises à réfléchir à la manière dont leur organisation pourrait bénéficier de machines et de matériaux minuscules. Voici six domaines dans lesquels les nanotechnologies ont déjà montré des promesses géantes.
1) Nanomédecine
En utilisant des systèmes de support à l’échelle nanométrique, les médicaments peuvent être délivrés de manière beaucoup plus ciblée et efficace. La nanomédecine combine des propriétés chimiques et mécaniques pour aider les patients et les praticiens, en cherchant à fabriquer des médicaments qui atteignent la zone visée beaucoup plus rapidement que les injections ou les pilules traditionnelles. Contrairement aux médicaments existants, les nanoparticules peuvent traverser certaines barrières biologiques dans le corps.
Cependant, malgré d’innombrables études, la nanomédecine reste largement théorique. Pour l’instant, la majorité des travaux sur la nanomédecine ont été confinés à des essais cliniques et n’ont pas encore fait irruption dans les soins de santé classiques. Pourtant, selon un rapport publié par Transparency Market Research, le marché mondial de la nanomédecine devrait atteindre 177,6 milliards de dollars d’ici la fin de l’année. Les utilisations futures pourraient inclure des traitements pour diverses maladies comme Alzheimers, le cancer et le diabète, ainsi que la lutte contre la résistance antimicrobienne et les tissus nano-ingénierie.
2) Fabrication
Une grande partie de la discussion autour de la nanotechnologie entoure la façon dont elle peut être utilisée dans la fabrication. La réalisation de processus à l’échelle nanométrique réduit les coûts, améliore l’efficacité et la qualité des matériaux. Par exemple, ArcelorMital produit de l’acier incorporé de nanoparticules qui lui permet de fabriquer des poutres et des plaques plus légères, plus fines, mais plus solides. MesoCoat a développé un revêtement nanocomposite appelé CermaClad pour les tuyaux de l’industrie pétrolière afin de les rendre résistants à la corrosion. Le revêtement peut être appliqué à une température plus basse et à une vitesse plus rapide que les méthodes conventionnelles, ce qui permet de réduire le coût et de rendre les tuyaux moins chers.
Une autre innovation nanométrique intéressante dans le domaine de la fabrication concerne les pointes de diamant à l’échelle nanométrique. En collaboration avec des chercheurs de l’Université de l’Illinois et de l’Université de Pennsylvanie, Advanced Diamond Technologies a créé un nouveau type de nanopointe pour le traitement thermique, entièrement en diamant. Cela semble excessif, mais n’oublions pas que les pointes de diamant font 10nm de diamètre…
3) Énergie
L’une des principales branches de l’énergie où les nanotechnologies sont considérées comme ayant un potentiel particulier est le solaire. Dans les cellules solaires de nano-ingénierie, des particules plus petites et des matériaux avec des structures moléculaires différentes facilitent une absorption d’énergie plus élevée. Malheureusement, les efforts déployés par NanoSolar pour mettre sur le marché des nanopiles solaires ont échoué, et la société a dû fermer ses portes en 2013. Ces dernières années, l’énergie solaire a connu un regain d’intérêt. Il existe désormais une longue liste d’entreprises solaires qui pourraient exploiter les nanotechnologies dans leurs produits.
A part le solaire, les nanotechnologies sont appliquées dans les batteries lithium-ion. Candace Chan, professeur d’ingénierie à l’Arizona State University, a mis au point une méthode pour rendre les batteries plus sûres en remplaçant le liquide inflammable qu’elles contiennent par des nanomatériaux céramiques solides, conducteurs de lithium. Une utilisation plus large des nanomatériaux dans la construction pourrait également améliorer l’efficacité de l’éclairage et du chauffage, car les nanoparticules sont bien meilleures pour l’absorption.
4) Électronique
Dans un monde dominé par les données, il est vital de traiter les informations rapidement et à grande échelle. Heureusement, en matière d’électronique, les nanotechnologies peuvent fournir les puces plus petites, plus rapides et plus puissantes nécessaires pour répondre aux demandes de big data. En utilisant des nanotubes de carbone, la société de nanotechnologie Nantero a développé une puce mémoire NRAM (Nanotube Based Nonvolatile Random Access Memory) pour remplacer les puces mémoire Flash haute densité.
Intel a également rapidement reconnu les avantages de l’électronique alimentée par les nanotechnologies. En 2014, l’entreprise a lancé le premier processeur en 14 nm destiné aux PC minces et sans ventilateur. La puce Core M était 50 % plus petite et 30 % plus fine que son prédécesseur, et d’autres plans ont rapidement été dévoilés pour une version en 10 nm. Puis, en 2015, un consortium dirigé par IBM, le concurrent d’Intel, a révélé une puce de test en 7 nm. Cette puce est le résultat d’un projet de recherche de cinq ans et de 3 milliards de dollars. En d’autres termes, grâce aux nanotechnologies, la loi de Moore continue de vivre.
5) Alimentation
Les nanotechnologies aident à résoudre le problème mondial du gaspillage alimentaire en rendant les aliments et les emballages alimentaires plus durables et résistants aux bactéries. Si les aliments durent plus longtemps, moins d’entre eux seront jetés par les consommateurs ou rejetés par les supermarchés. Par exemple, des nanocomposites d’argile sont utilisés dans les bouteilles, les cartons et les films d’emballage pour constituer une barrière imperméable aux gaz comme l’oxygène ou le dioxyde de carbone. Des conteneurs ont été incrustés de nanoparticules d’argent pour tuer les bactéries, et des nanocapteurs sont en cours de développement pour détecter les bactéries et autres contaminants comme les salmonelles dans les usines de conditionnement.
Au stade de la croissance, des réseaux de nanocapteurs et de distributeurs peuvent être utilisés dans l’ensemble des fermes et des champs pour reconnaître quand une plante a besoin de nutriments ou d’eau. Les distributeurs peuvent alors libérer des engrais, des nutriments ou de l’eau selon les besoins avant que la plante ne montre des signes de carence. Les nanopesticides pourraient réduire l’impact chimique sur les plantes en ne s’activant qu’une fois ingéré par un insecte.
6) Les villes intelligentes
Tous les exemples ci-dessus montrent pourquoi les nanotechnologies seront déterminantes dans la construction des infrastructures des villes intelligentes. Les villes intelligentes créent une quantité monumentale de données qui doivent être transmises entre et dans les réseaux. La technologie à ondes millimétriques activée par les nanotechnologies, comme mmLink de Teraphysics, est un exemple de la manière dont les nanotechnologies peuvent faciliter cette tâche, en transportant les données sans infrastructure de soutien. En 2017, Teraphysics a lancé une campagne de crowdfunding et elle a également entamé des pourparlers avec les principaux opérateurs sans fil. L’objectif ultime de la société est d’utiliser le réseau activé par les nanotechnologies pour fournir une colonne vertébrale pour l’adoption de la 5G.
Les autres applications comprennent l’utilisation de nanomatériaux dans les centrales électriques, les installations de traitement de l’eau et les infrastructures routières, ainsi que l’installation de nanocapteurs pour surveiller les niveaux de pollution atmosphérique et d’autres métriques environnementales.
Un petit pas…
Les nanotechnologies ne concernent pas seulement les minuscules robots autonomes. Sur le plan sectoriel, le secteur des soins de santé se distingue comme l’adoptant le plus enthousiaste. Les applications récentes dans le domaine de l’énergie, notamment solaire, ont contribué à stimuler l’intérêt des entreprises pour les nanotechnologies. Et, alors que les villes intelligentes passent de la théorie à la réalité, les nanotechnologies pourraient apporter une réponse aux dilemmes liés aux données. En outre, les nanotechnologies contribuent déjà à la création d’environnements plus durables. Les nanotechnologies ont dépassé les pages de la science-fiction pour représenter une opportunité pour pratiquement toutes les industries.