C. Expérience

J'ai choisi d'illustrer mes propos et aussi de donner un petit peu vie à mon T.P.E en faisant cette petite expérience. 
J'ai choisi de m'intéresser à celle de la vitre auto-nettoyante car c'est un bon exemple d'application et d'expérimentation des nanotechnologies sur un produit déjà en vente, et car je la trouve aussi intéressante et ludique à la fois.   
 
 

Pour que la vitre devienne auto-nettoyante, on se sert de nanoparticules de TiO2, du dioxyde de titane, qui est réactif.

Quand on observe la composition de la vitre nano technologiquement modifiée, on peut voir qu'elle se distingue des autres vitres. Sur l'image suivante, prise au microscope électronique, on distingue en effet bien à la surface du verre toute une série de petits grains. Chacun de ces grains est une nanoparticule de TiO2 et ne dépasse pas 10 nm de diamètre.

Expérience :

 

-On dépose sur la vitre contenant des nanoparticules de TiO2 et sur une vitre standard une encre contenant du bleu de méthylène. On va ensuite l'exposer au soleil pour que les vitres puissent être sous l'action des rayons U.V.

 

- On va ensuite faire couler de l'eau sur les deux vitres afin de simuler la pluie et voir leur réaction.

 

 

 

Observations :

Après quelques temps, on peut voir que le bleu de méthylène s'est dégradé et a disparu sur la vitre contenant des nanoparticules de TiO2 mais pas sur la vitre standard.

 On peut voir aussi que la vitre équipée de nanoparticules de TiO2 laisse beaucoup mieux s'écouler l'eau que l'autre vitre

Explication :

Une des principales propriétés du dioxyde de titane est d'éliminer les agents microbiens qui se trouvent à sa proximité quand il est conjugué avec la lumière solaire (ou artificielle) et l'humidité de l'air.

Et nous pouvons dire aussi que les fabricants ne choisissent pas au hasard les matériaux avec lesquels ils fabriquent leur produits. Ces matériaux sont en effet réactifs. Cela veut dire qu'ils vont avoir tendance à échanger des électrons avec leur entourage. Ici on a ce phénomène qui est réutilisé. Quand les atomes réactifs se trouvent au cœur de la vitre, ils peuvent échanger des électrons avec leurs semblables. En revanche, quand ils se trouvent en surface, comme sur la vitre, ils vont échanger ces électrons avec des atomes voisins présent dans l'environnement, comme des atomes d'oxygène par exemple.

 

En fait, ce sont les rayons ultraviolets qui provoquent l’éjection des électrons des nanoparticules de TiO2. Ils vont donc s'échapper de ses particules, et vont rencontrer des atomes d'oxygène se qui va avoir pour effet de les exciter. Les salissures de la vitre étant en partie constituées de molécules de carbone, celles-ci vont réagir avec les atomes d'oxygène excités pour former de la vapeur d'eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2).

 

Ce qui est bien dans ce processus c'est qu'il peut se répéter presque infiniment car la nanoparticule de TiO2 peut très bien retrouver l'électron qu'elle a perdu.

Pour ce qui est de la pluie, la différence est nette. On peut voir que sur la vitre standard l'eau se dépose en gouttelettes et en filets qui laissent des traces en séchant. Sur une vitre équipée de nanoparticules de TiO2, l'eau s'étale et forme une pellicule qui en glissant emporte toutes les poussières avec elle. La vitre est devenue hydrophile (qui aime l'eau).  L'eau se reparti de manière homogène sur la vitre, lave le verre, au lieu de le laisser sale comme un verre ordinaire. En effet, au lieu de tomber en gouttes sur le verre, l’eau constitue progressivement un film qui, gravité oblige, finit par glisser le long du verre en le lavant. Ainsi, toute l’eau s’écoule, il n’y a pas évaporation et donc pas de traces.