Nanotechnology and Nanomaterials in the Automotive Industry

[email protected]

TransNano Lorraine 8 Novembre 2013 - Nancy

NanoMatériaux et NanoTechnologies « Applications au secteur de l’Automobile" E. Gaffet (Director) Institut Jean Lamour – UMR 7198 CNRS / Université de Lorraine Elu à l’Académie Européenne des Sciences (2003 - ….) Président du Comité Scientifique « NanoSciences & Nanotechnologies » / ANR (France) Président et membre Groupe d’Experts ANSES (France) (2005 – 2012 et pérenne 2012 – 2015) Membre du Haut Conseil de Santé Publique (France) Membre SCENIHR (Europe) – Nanodéfinitions , NanoMédecine Président - OCDE / WPMN - Physico – Chemical NanoCharacterisation Community of Practice

Concilier Recherche, Innovation & Sécurité Sanitaire

8 Novembre 2013 – Nancy

Quelques Données

500 Personnes 150 Chercheurs et Enseignants – Chercheurs, 90 Personnels Techniques, 150 Doctorants, 60 Post – Doct et Visiteurs, 70 Stagiaires 4 Départements Scientifiques 24 Equipes 8 Centres de Compétences 3 Services Communs 6 Priorités Scientifiques Publications (com. lect.) (2007 – 2010) : 1035 Actes de Congrès : 762 Conférences : 245 (Invitées) + 538 (Oral. & Aff.) Brevets : 25 Thèses : 110 HDR : 19

Points Forts des Thématiques Scientifiques Matériaux : plutôt métallique, mais pas seulement. Recyclage, cycle de vie, impact environnement. Création de nouvelles catégories (CMAs, artificiels nanostructurés, composés d’insertion, bio-sourcés, bétons nouvelle génération, …) Métallurgie : procédés d’élaboration & de contrôle des microstructures dans les alliages métalliques. Alliages hautes températures. Caractérisation in situ, temps réel. Nanosciences : nanomagnétisme, spectroscopies, nanostructuration de matériaux innovants (semi-cons, CMAs, carbone, etc.). Couches minces Plasmas : chauds et froids, fusion thermonucléaire. Procédés de fonctionnalisation des surfaces. Surfaces : cristallographie, structures électroniques. Ingénierie des surfaces, interactions plasma-extrême surface. Fonctionnalisation ou anti-corrosion Electronique : interfaces électronique vivant, conditionnement électronique, systèmes embarqués pour la santé, surveillance à domicile, diagnostics, capteurs

Des thématiques et des KETs Caractérisation physicochimique

Analyse des procédés 5

Développement responsable

Elaboration

Energies Nouvelles

Modélisation/ Optimisation

Procédés décarbonés Microélectronique

Santé & Vivant

Nouveaux matériaux

Safety by Design Safety by Process

Mobilité & Transports durables

Chimie Verte & Environnement

Bâtiment durable Matériaux biosourcés

Nouveaux procédés

Contrôle industriel

Fonctionnalisation

KETs : Key Enabling Technologies High Level Expert Group -EC 2013

Départements et Centres de Compétences

MEM

Priorités scientifiques

X-GAMMA

P2M

Centre de Compétences

ERMIONE

CP2S

MAGNETISME

HERE

SI2M Départements

N2EV

VIT

DAνM

MINALOR

6



MEM

X-GAMMA

P2M

ERMIONE

CP2S

MAGNETISME

HERE

SI2M

N2EV

VIT

DAνM

MINALOR

Partenariats Industriels

G.I.T. Galvanoplastie Industrielle Toulousaine

18 partenaires en Lorraine 70 partenaires en France, hors Lorraine 37 à l’étranger CA > 6 M€ (14 doctorants CIFRE) Projets intern. : LIS (ULCOS), CMA, Clean Sky, ESA - GRADECET, Réseau ERA-Min, Docmase

CC VIT / IJL Valorisation – Innovation – Transfert 25 Brevets (2007 – 2010) 1 Start-up Cryo Scan

Les Développements en cours 2 prototypes de tunnel de transfert réalisés En collaboration avec Méca 2000

Étude et conception d’enceintes de dépôt sous ultravide

Développement de la motorisation et de l'automatisation des chariots de transfert En collaboration avec le Pôle AIPPriméca Lorraine

Soutiens - collaborations Locaux

Transfrontaliers

Internationaux CRYOSCAN Bureau d'études et intégration d'instruments pour l'ultravide

Industriels

Outline

i)

Définitions, Markets, Properties, Applications Définitions, Prospectives, Propriétés, Applications ii) Real Risks, Perceptual Risks, Regulations Risques réels, perçus, réglementation

iii) NP Hazard (Eco/Toxicity) Nano(Eco)-toxicité iv) Benefits / Risks analyses

● Agence Nationale de la Recherche i) Président du Comité Scientifique « NanoSciences & Nanotechnologies » / ANR (France) ii) Coordinateur Atelier Réflexion Prospective 4N (2013 – 2014) Nanosciences, Nanotechnologies, Nanomarché

● Haut Conseil de Santé Publique Membre du Haut Conseil de Santé Publique (France)

● Scientific Committee on Emerging Health Risks Membre SCENIHR –Nanodefinitions, Nanomedecine (Europe)

● OCDE / Working Party Manufactured Nanomaterials Président Physico – Chemical NanoCharacterisation Community of Practice

● Agence Nationale de Sécurité Sanitaire Président Groupe d’Experts ANSES (France)

Cheveu : 80.000 nm

http://ccgconsultinginc.com/Documents/Track1%20Alcides%20Lopes%20Leao.pdf

► i) Définitions, Markets, Properties, Applications Définitions, Prospectives, Propriétés, Applications ii) Real Risks, Perceptual Risks, Regulations Risques réels, perçus, réglementation iii) NP Hazard (Eco/Toxicity) Nanotoxicité iv) Benefits / Risks analyses

Optimisation Performance Elaboration Procédés NanoStructuration ►

Cristallographie Composition

Propriétés Physiques Propriétés Chimiques

Concilier Recherche, Innovation, Sécurité Sanitaire

ZrO2

Recherche Propriétés Physico - Chimiques

Cu / Cr

Mitsubishi Gas , NGK, Lockheed)

« Dur » Mais Fragile Mecachrome

Cu Super Plasticité

Allongement 5.000 % Ductile Mais Non Résistant mécaniquement F. Wakai – Ceramics Today Tomorrow’s Ceramics Eds. Elsevier (1991)

Cellulose Nanopaper Structures of High Toughness

Researchers in Sweden and Japan have developed a much stronger paper, made from much smaller fibrils of cellulose. This “nanopaper,” they report in the journal Biomacromolecules, has a tensile strength greater than that of cast iron

12 Juin 2008 Marielle Henriksson, Lars A. Berglund,Per Isaksson, Tom Lindström, Takashi Nishino Biomacromolecules, 9 (6), 1579–1585, 2008

NanoParticules Manufacturées Manufactured NanoMaterials 2 Méthodes : Descendante / Ascendante 2 Main Approaches : Top Down / Bottom Up

Métasynthèse

NanoDevices - NanoMachines

8 octaves / LASER > seuil audition humaine

500 mm

-10 mm-

Source : Cornell

NanoHand These 'nanogrippers' are not quite down to the level of atomic precision yet, but they're getting a lot closer.

http://crnano.typepad.com/crnblog/atom.xml (Nov 2008)

Reproducible assembly of CNT-enhanced AFM supertips using topology-optimized microgrippers. (Image: Özlem Sardan, DTU) http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=8390.php

AFM tip IBM logo spelled out with 35 atoms of xenon (1989)

STM of a square Fe atom corral on a Cu substrate. (Eigler & al. http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/corral.html

Une nano-voiture fonctionnant aux électrons (Nov. 2011) La machine moléculaire présentée hier dans la revue Nature par une équipe de scientifiques hollandais et suisses est un

véhicule mesurant deux nanomètres de longueur. S’il ne s’agit pas du premier véhicule nanoscopique de ce type à voir le jour (le premier modèle avait été conçu en 2005 aux Etats-Unis), cette automobile-ci se déplace véritablement en roulant grâce à ses quatre moteurs intégrés. Ces moteurs fonctionnent grâce à un carburant inattendu qui n’est autre que... des électrons. Le passage à la pompe est tout aussi original que le carburant lui-même puisqu’il s’effectue à la pointe d’un microscope à effet tunnel. Cet outil de très haute précision permet d’étudier la surface d’un matériau atome par atome, précise Sciences et Avenir. En tant que véhicule à quatre roues motrices, cette nano-voiture peut soit rester garée, soit rouler de façon erratique ou unidirectionnelle. Bien que le contrôle du déplacement linéaire ne soit pas encore parfait, il est très important pour la recherche dans ce domaine. Un secteur qui vise à imiter les moteurs moléculaires naturels présents dans nos protéines.

2 nm

Ainsi, les machines moléculaires artificielles serviront peut-être un jour dans des dispositifs robotisés nanométriques, ou peut-être même comme transporteurs moléculaires. En attendant d’en arriver là, elles permettent aux scientifiques d’étudier le fonctionnement de ces moteurs moléculaires parfaitement indépendants à l’état naturel.

http://www.maxisciences.com/voiture/une-nano-voiture-fonctionnantaux-electrons-credits-randy-wind-martin-roelfs_pic36292.html

Grey Goo – Gelée Grise (E. Drexler – Engine of Creation 1986) Assembleurs Moléculaires

Manipulation d’atomes individuels : 10-14 g de matière par an, 0.1 mg depuis la création de l’univers A la conquête du NanoMonde – D. Luzeaux, T. Puig Editions du Félin - 2007 Monde vivant : Taux d’erreur séquences de protéines : 1 pour mille Suffisant pour la synthèse organique Mais 6 à 9 ordres de grandeurs supérieurs pour des composants numériques (dans une logique binaire !!) A la conquête du NanoMonde – D. Luzeaux, T. Puig – Editions du Félin - 2007

Why the future doesn’t need us – Bill Joy 4 Avril 2000 repris dans Nanoethics : The Ethical and Social Implications of Nanotechnology Ed. John Wiley & Sons, Inc. – 2007

Genetics – Nanotechnology – Robotics Self Replication : Even Peptides do it A 32 amino – acid peptide can autocatalyze its own synthesis… Stuart Kauffman, Nature (1996)

Mechanical Processing

Mechanical Alloying Consolidation Sintering Severe Plastic Deformation

(cm)

(mm)

(nm) Nano- diamant

Physical Processing Chemical Processing

Laser Pyrolysis Evaporation / Condensation Thermal Plasma Sol – Gel Techniques Chemical Vapour

(0.1 nm)

http://www.inrs.fr/inrs-pub/inrs01.nsf/IntranetObjectaccesParReference/Dossier%20Nano/$File/Visu.html#ancreGeneralites

France Nanomatériaux: Industries et Laboratoires en France Rapport « Nanomatériaux et sécurité au travail » Afsset - 2008

Dioxyde de titane

2 Millions* Tonnes

Silice (485.000 t)

Terres rares et Argiles

(250.000 t)

270p.

2 Millions* Tonnes

1330p. ?

Carbonate de calcium (300.000 t)

(faible quantités) (380p.)

1000p. Alumine (469.000 t)

290p. Carbone (240.000 t)

10 Millions* Tonnes

• Estimation du personnel de production potentiellement exposé dans les entreprises: 3.300 • Estimation du personnel potentiellement exposé dans les laboratoires: 7.000

* Worlwide Production

Source : Degussa (Evonik) / Sipernat 500 LS

F < 4 nm

????

mm

4 nm

The computer model of an AEROSIL® aggregate clearly shows the remarkable structure of the fumed silicon dioxide particles

5 mm

Cutting edge silica technology with unique performance Zeosil® Premium is the first generation of high surface silicas which combines easy dispersibility, excellent reinforcement and low hysteretic properties. Zeosil® Premium offers unique performance, resulting from a new compromise between silica aggregate and elementary particle size (Specific Surface Area). http://www.rhodia-silicas.com/markets/zeosil.htm

Ultra - Long C-Nanotubes « Multifibres »

J.W. Kang et al. / Physica E 25 (2005) 347–355 Y. Li et al. / Carbon 43 (2005) 31–35 4-cm-long individual single-wall carbon nanotubes (SWNTs) at a high growth rate of 11 micrometer s-1 by catalytic chemical vapour deposition. Our results suggest the possibility of growing SWNTs continuously without any apparent length limitation. L. X. Zheng, M. J. O'Connell, S. K. Doorn, X. Z. Liao, Y. H. Zhao, E. A. Akhadov, M. A. Hoffbauer, B. J. Roop, Q. X. Jia, R. C. Dye, D. E. Peterson, S. M. Huang, J. Liu, Y. T. Zhu Nature Materials 3, 673–676 (2004)

Wade Adams, Amy Jaffe,Rick Smalley 2nd Annual Arizona Nanotechnology Cluster Symposium-23Mars2007

Nanocomp Technologies Produces (2008) World’s Largest Sheet of Carbon Nanotube Material

1,6 m2 = 0.9 m x 1.8 m CONCORD, N.H.— February 19, 2008 — Nanocomp Technologies, Inc. (www.nanocomptech.com), a developer of next-generation performance materials, today announced it has successfully produced 3-foot by 6-foot sheets of carbon nanotube material. This significant production milestone, the result of the company’s ongoing investment in nanotube growth technology and manufacturing capacity, gives Nanocomp the ability to generate the largest cohesive sheets of nanotube material ever produced 19 Février 2008 http://www.nanocomptech.com/press/pr_02-22-08.htm

Realizing dreams of carbon nanotubes (Nanocomp 2010)

A 25-foot roll of double wall CNTmaterial is shown being prepared for a customer.

An example of four CNT panels seamed together. The people are shown for scale only! 28 Septembre 2010 http://2020science.org/2010/09/28/realizing-dreams-ofcarbon-nanotubes/

► i) Définitions, Markets, Properties, Applications Définitions, Prospectives, Propriétés, Applications ii) Real Risks, Perceptual Risks, Regulations Risques réels, perçus, réglementation iii) NP Hazard (Eco/Toxicity) Nanotoxicité iv) Benefits / Risks analyses

TiO2

nClay

ZnO TiO2

nClay Ag nTC

nClay

nClay nClay

TiO2

TiO2

nTC

Ag

nTC

http://www.sardegnaricerche.it/documenti/13_116_20081106114138.pdf


Oct. 2013

http://www.nanotechproject.org/cpi/about/analysis/

Oct. 2013


Oct. 2013


Oct. 2013

Figure 4. Numbers of products, according to region. The inventory now includes products from 30 different countries. Figure 4 illustrates the breakdown of products by region (when identified) and indicates that companies based in the United States have the most products, with a total of 741, followed by companies in Europe (UK, France, Germany, Finland, Switzerland, Italy, Sweden, Denmark, The Netherlands) (440), East Asia (including China, Taiwan, Korea, Japan) (276), and elsewhere around the world (Australia, Canada, Mexico, Israel, New Zealand, Malaysia, Thailand, Singapore, The Philippines, Malaysia) (86).


Belgique - containing NM 2.000 – 5.000 unique substances 80.000 – 160.000 unique preparation 800.000 – 1.300.000 unique articles In Figure 2, the number of unique NM-containing products per company using NMs (categorized as substances, preparations, and articles) are broken down according to sector. The companies in the sectors coatings & inks, textiles, and paper products have the highest number of unique NM-containing products per company since pigments and some filler materials (e.g. SAS, PCC) are considered NMs. The sectors electronics (e.g. computers, radios, electrical parts, etc.) and complex objects (e.g. cars, refrigerators, furniture, etc.) also have many products containing NMs, especially due to coatings (e.g. on machinery) and also filler materials in rubber and plastic components. In general, for the entire supply chain, the number of unique products is as follows: there are around 2000-5000 unique substances, 80,000-160,000 unique preparations, and 800,000-1,300,000 unique articles containing NMs30. Ranges in Figure 2 are aggregated values for the entire sector and does not represent the minimum and maximum range of each NACE code constituting each sectors: meaning, within each sector, subgroups can have declarations per company values higher or lower than in Figure 2. It is also important to note that due to the interconnected nature of the present world economy, a majority of products are imported from outside of Belgium, therefore leading to non-linear, fragmented supply chain.

Study of the scope of a Belgian National register for nanomaterials and products containing nanomaterials Final Report 2013

Belgique 35.000 – 45.000 entreprises (NanoProduits) 15 – 20% du nombre total d’entreprises

Study of the scope of a Belgian National register for nanomaterials and products containing nanomaterials Final Report 2013

From R.W. Siegel ( ISEA November 2008)

From R.W. Siegel ( ISEA November 2008)

http://staff.aist.go.jp/kishimoto-atsuo/nano/SportingGoods.htm

World’s first nano-enhanced carbon fiber downhill bike rim Première jante de vélo descente nano-renforcée de fibre de carbone au monde 2 mai 2012 : Zyvex Technologies (the world’s first molecular nanotechnology company) and ENVE Composites have announced an exclusive partnership to provide a bicycle rim specifically for downhill mountain biking that uses the latest advanced materials: nanoenhanced carbon fiber Most notable is an unprecedented increase in durability, strength, and stiffness over traditional alloy offerings on the market. Often, top level teams will need to change rims more than 180 times during a season. World Cup downhill racing champion Steve Peat raced on one pair of the ENVE DH wheels during the entire 2011 season. Traditional aluminum rims historically lasted him a mere one to three runs.

Greg Minnaar riding the new nano-enhanced DH rim at the 2012 World Cup Opener in South Africa

http://www.kurzweilai.net/worlds-first-nano-enhanced-carbon-fiber-downhill-bikerim?utm_source=KurzweilAI+Daily+Newsletter&utm_campaign=1c1856159a-UA-946742-1&utm_medium=email

Nanotechnology and Nanomaterials in the Automotive Industry: Applications, Products, World Markets, Companies and Revenues (Fev. 2011) The conservative estimate for nanotechnology and nanomaterials enabled products in the automotive industry for 2010 was US$246million. By 2015, estimates are $888million (conservative) and $1.852billion (optimistic). Nanomaterials are leading to enhancements in the structural, electrical, thermal, optical, magnetic and catalytic capabilities of technologies developed for the automotive industry and offer high performance, but environmentally friendly, alternatives to toxic and/or expensive materials.

Exploitation of nanomaterials covers an entire spectrum of applications from polishes, glass treatments and colour changing paint, nanofilled polymers and resins, and nanostructured ceramics and coatings, offering higher performance and/or additional functionality such as wear and erosion resistance, lightweighting, reduced friction, toughening, UV resistance, corrosion control and aesthetic enhancement, to batteries for electric vehicles and advanced electronics and sensors.

Nanomaterials utilized in automotive technologies help to reduce vehicle weight, improve the engine performance, improve fuel economy, improve the exhaust emission control, enhance active and passive safety, reduce the vehicle vibration and enhance active and passive driver safety, increase vehicle control and road handling capabilities, increase vehicle security, and enhance driver comfort.

http://www.researchandmarkets.com/reports/1556821/nanotechnology_and_nanomaterials_in_the

Nanotechnologies in automobiles

Dec. 2008 - http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=18972.php#ixzz2jTqqkQSE




Scénic / Espace – 10s Tonnes Nanotubes (Hypérion)

Notre quotidien…

Barrière aux hydrocarbure s et stockage de l’énergie

Allègement de la carrosserie

Tissu résistant aux frottements

Verre antirayures et anti-pluie

Renfort mécanique et allègement du bloc moteur

Résistance aux chocs et aux rayures des pareschocs Anticondensation dans les phares Pot catalytique

Oxinoca, Rhodia Renfort et allègement des pneus

Michelin, Rhodia, Pneus Verts

Vernis antirayures et résistant aux UV

Adhésion et effets colorés de la peinture

BASF

Réduction du coefficient de dilatation thermique des protections latérales

GMC 245 T nanocomposites Oléfine - 2005

Résistance aux chocs et à la corrosion des jantes

http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=18972.php

http://wwwx.dtu.dk/upload/centre/nanet/links_ikoner/rapporter%20under%20links/brug%20af%20nanomaterialer%20og%20produkter/roadmap%20report%20concerning%20the%20use%20of%20nanomaterials%20in%20the%20automotive%20sector.pdf

TRANSPORT: Nano‐enhanced automotive plastic glazing

TRANSPORT: Nano‐enhanced automotive plastic glazing

http://www.observatorynano.eu/project/filesystem/files/ObservatoryNANO%20Briefing%20No.6%20Nanoenhanced%20automotive%20plastic%20glazing.pdf

TRANSPORT: Nano‐enhanced automotive plastic glazing Outside Europe, and especially in Asia, players like Mitsubishi Chemical Corporation (JP) and Teijin Chemicals Ltd (JP) have increased their interest in these applications and have developed their own new nano‐enhanced plastics. Several industry inventories have identified companies such as Exatec and its mother company Sabic Innovative Plastics, Bayer Materials Science under the Bayvision brand (DE), Mitsubishi Chemical Corporation (JP), Momentive Performance Materials (US), Teijin Chemicals (JP), Schott HiCotec (DE), Freeglass (DE), INGlass Group (IT), Clever‐ Glass (CZ) WebastoAG (DE), Dynamit Nobel Kunstoff (DE), GXC Coatings (DE), LeyBoldOptics GmbH (DE) as global industry leaders.

http://www.observatorynano.eu/project/filesystem/files/ObservatoryNANO%20Briefing%20No.6%20Nanoenhanced%20automotive%20plastic%20glazing.pdf

TRANSPORT: Nano‐enhanced automotive plastic glazing Global PC demand in 2008 is estimated at around 3 million tonnes; global capacity in that same year was some 4.3 million tonnes. Despite this overcapacity, large industries are planning further expansion of their production capacity, particularly in Asia where the largest market growth is expected. In other parts of the world demand is also expected to grow, leading to an expected demand of 4.6 million tonnes by 2013. The automotive industry only constitutes 13% of the global nano‐enhanced PC demand; in fact the biggest markets are for flat screens and CD’s (CD, DVD, CD‐ROMs, Blue‐Ray disks, etc). At present the automotive market for nano‐enhanced PC is mainly represented by tail‐ and headlights, with some applications also found in transparent interior parts. Up to now, nano‐enhanced PC glazing is of only anecdotal importance, with first applications in Seat Leon, Smart Fortwo, and Alfa 156‐159 models. However, industry leaders predict that global nano‐enhanced PC demand for automotive glazing could reach between 100,000 tonnes and 200,000 tonnes by 20143; an exponential growth given the current estimated consumption in this particular application of only around 3000 tonnes/ year (2010). This growth will be driven by a wider adoption of existing solutions (rear side windows for example) but also by PC entering into applications previously not found in the market (such as panorama roofs, truck rear windows and others). Indeed, glass manufacturers see the nanoenhanced PC material as a threat to the current global market for automotive glass estimated to be worth around € 4.8 billion annually http://www.observatorynano.eu/project/filesystem/files/ObservatoryNANO%20Briefing%20No.6%20Nanoenhanced%20automotive%20plastic%20glazing.pdf

Le secret des ailes irisées des insectes enfin percé !

En fonction de l'espèce d'insecte, les couleurs observées sur les ailes transparentes diffèrent.

Les ailes d'insectes observées sur fond noir montrent de jolies couleurs irisées, invisibles sur fond blanc

Grâce à la génération par ordinateur d’une série de couleurs de Newton par interférence à l’aide de l'indice de réfraction de la chitine (1,57), les chercheurs ont obtenu une échelle de couleurs qui correspondent à la lumière réfléchie par les deux couches de chitine superposées en fonction de l’épaisseur globale de l’aile. L'échelle est composée de l’ensemble des couleurs du spectre visible (l'arc-en-ciel), excepté le rouge. Ce motif se répète trois fois (jusqu'à une épaisseur d'aile de 550 nanomètres), puis la lumière réfléchie donne ensuite des couleurs magenta et vertes non comprises dans le spectre du visible, pour finir progressivement sur un gris pâle au niveau des couches les plus épaisses. http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/zoologie/d/en-images-le-secret-desailes-irisees-des-insectes-enfin-perce_27107/#xtor=RSS-8

From Biomimetic Nanotechnology T. Turney

Nanoparticle coatings for vehicles can self-clean - they surface is made super-hydrophobic, causing water to form beads on the surface and run easily off, collecting and removing dirt in the process. Cleaning is therefore much easier, and required less frequently. Image redrawn from Nanovere Technologies

http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3031

Andrew Mills International Conference NanoRoadMap – Nov. 2004 - Rome

NOUVEAUTÉ : LES NANOTECHNOLOGIES AU SERVICE DE LA PROTECTION ET DE LA SÉCURITÉ Würth France innove grâce aux Nanotechnologies et lance une gamme de traitement pour véhicule. En plus d'être de qualité, les produits de cette nouvelle gamme augmenteront la sécurité du conducteur et de ses passagers. La gamme Nanotechnologie Würth comprend un traitement pare-brise, un traitement anti-buée, un traitement pour carrosserie et pour finir, un traitement pour jantes. En utilisant ce type de technologie dans ses produits, Würth propose ce qu'il y a de meilleur sur le marché à ses clients. Le traitement pare-brise Nano permet une meilleure vision lorsque les conditions de circulation sont mauvaises, par temps de pluie par exemple. Ce produit garantit une plus grande sécurité de conduite, le conducteur verra toujours clairement à travers la vitre même sans essuie-glaces. L'eau perle sur le pare brise et à partir de 70 km/h la vitesse chasse les gouttes d'eau et améliore donc considérablement la visibilité. Le kit comprend également un nettoyant qui permet de préparer le pare-brise avant d'appliquer le traitement Nano. C'est cette étape qui garantit l'efficacité dans le temps et qui nous différencie des produits concurrents. Le traitement sera ensuite efficace pendant 1 an ou 20 000 km, après une seule application. En plus d'être rapide et simple, l'application du produit est très économique. Les saletés, les insectes ou encore le givre se laissent éliminer beaucoup plus facilement. À noter également, ce nouveau traitement pour pare-brise augmentera la durée de vie des essuie-glaces et réduira l'utilisation de liquide lave-glace. Le second produit de cette gamme est un traitement anti-buée qui nettoie, traite et protège en une seule opération. Ce produit permet de créer un film protecteur qui empêche l'apparition de buée. Immédiatement efficace, le conducteur aura une vision claire sans halo sur toutes les vitres intérieures du véhicule ou sur les miroirs de salles de bains par exemple. Une bonne vision est synonyme de sécurité ce qui n'est pas négligeable avec l'automne qui approche. Pour finir, le traitement de carrosserie Nano et le traitement de jantes Nano permettent de créer un film de protection dur et résistant qui réduit l'adhérence de la saleté, des insectes, de la poussière de frein, protège des agressions chimiques et du sel de déneigement et repousse l'eau. Catalogue en ligne : http://eshop.wurth.fr Octobre 2011 http://www.espacedatapresse.com/fil_datapresse/consulta tion_cp.jsp?ant=reseau_2723115

Nanoparticle 'Sharkskin' for Airplanes, Ships and Wind Energy Plants Source:Nanowerk - Author:n/a A new, innovative paint system that uses nanoparticles can lower the fuel consumption and carbon dioxide emissions of airplanes and ships because it helps reduce their flow resistance. The inspiration for the paint's structure comes from the scales of sharks, which have evolved in such a way that they significantly diminish drag. The nanoparticles ensure that the paint withstands UV radiation, temperature change, and mechanical loads, on an enduring basis. According to Dr. Volkmar Stenzel of the Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Applied Materials Research (IFAM), Germany, and one of the paint's developers, "[P]aint offers more advantages. It is applied as the outermost coating on the plane, so that no other layer of material is required. It adds no additional weight, and even when the airplane is stripped – about every five years, the paint has to be completely removed and reapplied – no additional costs are incurred. In addition, it can be applied to complex three-dimensional surfaces without a problem.

" If the paint was applied to every airplane every year throughout the world, 4.48 million tons of fuel could be saved. The paint could be used for other applications, the researchers say, such as improving the efficiency of wind energy farms. The article can be viewed online at the link below. http://www.nanowerk.com/news/newsid=16333.php

Zyvex Technologies has developed molecular engineering technology, Kentera, that creates a bridge for nanomaterials and unlocks their potential in a variety of host composite matrix materials. Kentera binds to carbon nanotubes and makes them easy to use.

http://www.zyvexmarine.com/advanced-nanomaterials/

http://zyvex.posterous.com/

http://wwwx.dtu.dk/upload/centre/nanet/links_ikoner/rapporter%20under%20links/brug%20af%20nanomaterialer%20og%20produkter/roadmap%20report%20concerning%20the%20use%20of%20nanomaterials%20in%20the%20automotive%20sector.pdf

Potential Applications in the Automotive Market Numerous other potential applications exist in the automotive market for nanomaterials from Strem.Com

Areas currently under investigation include: Spark plugs using nanoscale metal and ceramic powders Nanocatalysts for octane enhancers Fuel additive for diesel engines Seatbelts Vehicle leveling sensors

Exhaust Catalysts

Cérine Applications Anti-Pollution (Diesel) Eolys (Rhodia) & Envirox (Oxonica) 5mg/litre Ce système équipe déjà plus de 500 000 véhicules diesel produits en série par PSA Peugeot-Citroën et FORD Motor Company Europe. C’est le plus performant au monde, le plus robuste et le seul disponible pour les applications de série. Pour la première fois dans l’histoire de l’automobile, des véhicules équipés de motorisations diesel ont ainsi un niveau d’émissions de particules proche de zéro ; cette avancée redonne au moteur diesel un avantage intéressant : fiable, économe en carburant, performant, il est désormais « propre ». EOLYS™ de Rhodia a été en partie conçu et entièrement produit sur le site de La Rochelle. Rhodia.com – 10 April 2006

60 litres de gazoil - 37,5 ml de solution contenant 1,9 g de cérine. Le réservoir d'additif, d'une capacité de 5 litres, assure une autonomie de 80 000 km Un réservoir d’additif de 5 litres - contient 250 g de cérine 500.000 véhicules ► total : 130 Tonnes de Cérine 140 millions de véhicules catalytiques d’ici 2050 : 35.000 Tonnes de Cérine (recyclage ?)) Associé à un filtre à particules, le catalyseur soluble Eolys permet d’éliminer au moins 99% du nombre des particules émises.

Pour un plein de 60 litres, le système injectera 37,5 ml de solution contenant 1,9 g de cérine. Le réservoir d'additif, d'une capacité de 5 litres, assure une autonomie de 80 000 km.

Shock Absorbers

Coolants

Study of the enhanced thermal conductivity of Fe nanofluids Thermal conductivity of 0.55 vol.% Fe nanofluid as a function of thé sonication time. Thermal conductivity is increased up to 18% as sonication time is increased. k and k0 are thermal conductivities of nanofluid and ethylene glycol, respectively.

Fe Cu Thermal conductivity of Fe nanofluids for different concentrations of Fe nanoparticles sfilled squaresd. Thermal conductivity of Cu nanofluids is denoted with open circles for comparison. Fe nanofluids show a more effective thermal transport property than Cu nanofluids. Fe : Tae-Keun Hong, Ho-Soon Yang, C. J. Choi - Journal of Applied Physics 97 (2005) Cu : J. A. Eastman, S. U. S. Choi, S. Li, W. Yu, and L. J. Thompson, Appl. Phys. Lett. 78, 718 s2001d.

Nanotechnology in automotive tyres Popular green tyre models include Goodyear UltraGrip Ice+, ContiEcoContact 5, Michelin Energy Saver, Pirelli Cinturato P1

Figure 1: Tyres magic triangle

A modern car tyre tread typically consists of natural and synthetic rubber, fillers (traditionally carbon black and silica), additives, linkers and reinforcement (steel, textile or nylon cord). Each area of the tyre may have a different research focus. For example in the body area tear resistance may be more important, while in the tread area rolling resistance and braking/grip may most likely drive innovations.

A successful story of a nanotechnology application in tyres is synthetic rubber and specialty chemicals manufacturer Lanxess, which has been developing a new family of nanorubber nanoparticles, trademarked as Nanoprene, aiming at expanding further the “magic triangle” by improving wet grip and abrasion resistance without affecting rolling resistance negatively. Nanoprene is a nanogel particle that consists of pre‐crosslinked rubber particles (manufactured by LANXESS in an innovative patented emulsion process) and an outer coating of hydroxyl groups. These groups interact with the polar ingredients in the rubber compound, such as silica, via dipole interactions and hydrogen bonding. With particle sizes ranging between 40nm and 200nm, Nanoprene has a large specific surface area, which leads to improved distribution and joining of the silica filler to the polymer matrix. November 2011 http://www.nanopinion.eu/sites/default/files/briefing_no.23_nanotechnology_in_automotive_tyres.pdf

Nanotechnology in automotive tyres Other cases of nanomaterials used in tyres:

• Nanobase: a nano‐molecular structure at the bottom of the strong cap of the tyre, improving grip and steering properties, while also reducing heat emission and therefore rolling resistance; used in the Nokian WR A3 tyre; • NanoPro‐Tech (Nanostructure‐Oriented Properties Control Technology), a nano coating for the tyre tread, which reduces heat generation; used in the new Ecopia tyre range of Bridgestone; • Tyres enhanced with CNT (carbon nanotubes) appear to have improved mechanical properties, such as tensile strength, tear strength and hardness of the composites, by almost 600%, 250% and 70% respectively, comparing with those of the pure SBR composites (styrene‐butadiene rubber)3; • A nanoclay containing BIMSM (brominated isobutylene‐ co‐para‐methylstyrene elastomer), developed and commercialised by ExxonMobil, shows increased air retention properties that exceed those of halobutyl rubbers by about 50%; • Lamellar nanomaterial organoclays e.g. Montmorillonite Clay (MMT) developed by Pirelli give the tyre an isotropic behaviour (equal performance in longitudinal and lateral directions) and a better trade‐off between handling and comfort while also exhibiting higher stiffness, better thermoplastic stability and reduced decay; • Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes (POSS) ; • Nano Oxides (Silica, Alumina) ; • Carbon Nano Fibres (CNF) ; • Graphene (delaminated Graphite) ; • Poly(alkylbenzene)‐Poly(diene) (PAB‐PDM) nanoparticles (polymer nano‐strings)

November 2011 http://www.nanopinion.eu/sites/default/files/briefing_no.23_nanotechnology_in_automotive_tyres.pdf

Nanotechnology in automotive tyres

Technology Readiness Levels for nanotechnology developments in automotive tyres.

November 2011 http://www.nanopinion.eu/sites/default/files/briefing_no.23_nanotechnology_in_automotive_tyres.pdf

Source: Zyvex Technologies - Date: February 15, 2012 22:25 ET

Zyvex Technologies Launches ZyMER(R) Innovative Advanced Rubber Technology Zyvex Molecularly Engineered Rubber Revolutionizes Commercial Applications ZyMER is a distinct nano-engineered rubber technology using chemistry that allows carbon nanotubes to be inserted inside a rubber compound for added strength and improved conductive properties of elastomers. After six years of researching, developing, and refining manufacturing processes with companies such as APV Engineered Coatings®, and also one of the largest providers of products and services to the energy industry, results demonstrate ZyMER to be highly effective in manufacturing environments for industrial applications, such as gaskets and belts. Other customer collaboration efforts are focused on additional rubber products, such as improved efficiency for tires in the automotive market.

Surface resistivity of 10(6) - 10(7) ohms/cm -Tear strength improvements of 30-40% -Tensile modulus (stiffness) improvements of 50-60%

http://www.globenewswire.com/newsroom/news.html?d=246097

A selection of current and forthcoming nano-treatments for automotive textiles

Nanotechnology in the Automotive Industry http://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=3031

Google's Autonomous Robotic Car The Google autonomous car is no mere lab prototype; this self-driving robotic car has logged more than 140,000 miles on regular roads, with only occasional human intervention

"Autonomous cars are years from mass production, but technologists who have long dreamed of them believe that they can transform society as profoundly as the Internet has. Now the NY Times reports that Google has been working in secret on vehicles that can drive themselves, using artificial-intelligence software that can sense anything near the car and mimic the decisions made by a human driver. With someone behind the wheel to take control if something went awry and a technician in the passenger seat to monitor the navigation system, seven test cars have driven 1,000 miles without human

intervention and more than 140,000 miles with only occasional human control. One even drove itself down Lombard Street in San Francisco, one of the steepest and curviest streets in the nation. The only accident, engineers said, was when one Google car was rear-ended while stopped at a traffic light.“(http://tech.slashdot.org/story/10/10/09/2140245/GoogleSecretly-Tests-Autonomous-Cars-In-Traffic) http://www.technovelgy.com/ct/Science-Fiction-News.asp?NewsNum=3044

Volvo’s autonomous cars travel 124 miles in Spain in ‘road train’ (31 Mai 2012)

Volvo has tested its fuel-saving”road train” technology on public roads in Spain, finding the historic test “highly successful.” Volvo used one lead vehicle and four trailing vehicles — consisting of a Volvo S60, a Volvo V60 and a Volvo XC60 plus a truck — that drove autonomously for 200 kilometers (124 miles) at 85 kilometers an hour (53 miles per hour) on the roads outside Barceolona.

Volvo has estimated that road trains as in the SARTRE project could reduce fuel costs by up to 20 %. http://www.kurzweilai.net/volvos-autonomous-cars-travel-120-miles-in-spain-in-roadtrain?utm_source=KurzweilAI+Daily+Newsletter&utm_campaign=6dc9eb7c71-UA946742-1&utm_medium=email

Fonctionnalités

Capteur de champ magnétique

Jonction tunnel Métal/Isolant

Al2O3 barriers MgO barriers MgO epitaxial barriers (Nancy)

200

Anelva

IBM

AIST

TMR (%)

Nancy

150

Prix Yves Rocard 2010 de la SFP

100

AIST Sony

NVE

Tohoku

50

Nancy

Fujitsu IBM Fujitsu

Tohoku

0 1994

MIT

1996

CSIC

INESC IBM

MPI

1998

2000

2002

2004

2006

Year

Matériaux Capteur de champ magnétique

Prix Yves Rocard 2010 de la SFP

Propriétés physiques Fonctionnalités

RFID / Hitachi Ses mensurations (0,05 x 0,05 mm2) lui ont valu le nom de « poudre »

2006 Hitachi vient de présenter la plus petite puce RFID jamais réalisée. Ses mensurations (0,05 x 0,05 mm2) lui ont valu le nom de « poudre ».

150 micromètres x 150 micromètres x 7.5 micromètres !! Cette puce est tout de même 64 fois plus petite que la plus petite puce avant elle et 9 fois plus petite que le prototype présenté par Hitachi l’année dernière. Elle contient une ROM de 128 bits permettant de stocker un numéro d’identité de 38 chiffres et peut être facilement intégrée dans une feuille de papier. Pour rappel, une puce RFID (Radio Frequency Identification) permet une identification automatique du contenu qu’elle transporte. Les puces RFID peuvent contenir toute sorte d’information et se trouvent sur de moult supports comme sur un passeport aux étiquettes de produits vendus en supermarché en passant par des billets de concert. L’apparition de « poudre » de RFID permet de faciliter leur intégration sur de plus en plus de support.

http://www.presence-pc.com/actualite/RFID-poudre-Hitachi-21816/

i) Définitions, Markets, Properties, Applications Définitions, Prospectives, Propriétés, Applications ii) Real Risks, Perceptual Risks, Regulations Risques réels, perçus, réglementation

►

iii) NP Hazard (Eco/Toxicity) Nanotoxicité iv) Benefits / Risks analyses

[email protected]

Risk = Hazard

(Toxicity - ????) x Exposition

Source : Future Techonologies Divison of VDI Technologiezentrum GmbH

Unstabilised Knowledge !!

Source : Future Techonologies Divison of VDI Technologiezentrum GmbH

Risks = Hazard (Toxicity) x Exposition

(↓ ↓ )

Do Not Forget the Accident Event

Many (!!!) WorkPlace Guidelines Direction Générale du Travail Circulaire du 18 Février 2008 Les nanomatériaux, sécurité au travail AFSSET juillet 2008

Guide de bonnes pratiques favorisant la gestion des risques reliés aux nanoparticules de synthèse IRSST Québec (Canada) – Novembre 2008 Avis du Haut Conseil à la Santé Publique relatif à la sécurité des travailleurs lors de l’exposition aux nanotubes de carbone - 7 Janvier 2009 Guide de bonnes pratiques - Nanomatériaux et HSE Union des Industries Chimiques – Mars 2009

- Reviews of Nano Health & Safety Protocols and Good Practices (13) - Universities & research center protocols (19) - Companies protocols & practices (17) - Governmental Perspectives (21) - Union Perspectives (4) [email protected]

http://www.nanoceo.net/nanorisks/OHS-Protocols-Best-Practices

Recommended Exposure Limit for Inhalation of Carbon Nanotubes Proposed by NIOSH Source:The Bureau of National Affairs' Daily Environment Report Author:Greg Hellman (7 Dec. 2010) The United States National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has proposed a recommended exposure limit of seven micrograms per cubic meter of air for carbon nanotubes and nanofibers, which is the lowest concentration that can be reliably measured. These materials are used in many industries, including electronics, solar cell manufacturing, plastics and pharmaceuticals. NIOSH has observed pulmonary inflammation and fibrosis in animals resulting from exposure to certain nanoparticles. John Exposure Limit : 1/7 Howard, NIOSH Director, said "[A]s nanotechnology becomes more widely used and as public awareness grows, employers, workers, and health and safety professionals all increasingly seek guidance on measures for controlling occupational exposures. These diverse stakeholders agree that the prudent stewardship of nanotechnology is essential for public acceptance and U.S. competitiveness in the global market." NIOSH said, in the proposal, that employers should implement occupational health surveillance programs and take other steps to minimize risk, until researchers can better characterize the toxicity of carbon nanotubes and nanofibers. James Bonner, an associate professor at North Carolina State University's Environmental and Molecular Toxicology Department, said that NIOSH chose a conservative recommended limit. "I think it's a 3 NIOSH : 1folks mgat/NIOSH m see significant effects wise choice. Based on studies with exposure to animals,(2013) we and other Therefore, NIOSH that exposures CNTplace and toCNF kept below at carbon nanotube concentrations aboverecommends that level," Bonner said. "It'sto a good start be because there's a lot of start-up companies dealing with carbon nanotubes." NIOSH will(REL) accept public the recommended exposure limit of 1 comments μg/m3 on its proposal until February 18, 2011, and will a public meeting on February 2011, in Cincinnati, Ohio. of hold respirable elemental carbon as an 8-hr3,TWA Soit 7 fois plus faible que la proposition précédente par le NIOSH...

http://www.cdc.gov/niosh/docs/2013-145/pdfs/2013-145.pdf

NIOSH: Nano-Titanium Dioxide “A Potential Occupational Carcinogen” the National Institute for Occupational Safety and Health has concluded that airborne super-small particles of titanium dioxide “should be considered a potential occupational carcinogen.”

Occupational Exposure LevelFor airborne titanium dioxide, NIOSH’s Recommendation : Incertitude !! recommendation is a limit of 2.4 milligrams per April 2011 http://www.cdc.gov/niosh/docs/2011160/pdfs/2011-160.pdf

cubic meter of air for larger particles, and 0.3 milligrams per cubic meter for air for “ultrafine” or nano-sized particles, defined as under 100 nanometers in size (that figure is the traditional threshold for a substance to be considered a nanoparticle). Those exposures are predicated on a 10-hour day during a 40-hour workweek, according to the recommendations

NIOSH recommends exposure limits of 1.5 mg/m3 for fine TiO2 and 0.1 mg/m3 for ultrafine TiO2, as time-weighted average concentrations (TWA) for up to 10 hr/day during a 40-hour work week. These recommendations represent levels that over a working lifetime should reduce risks of lung cancer to below 1 in 1000. Andrew D. Maynard, Eileen D. Kuempel Journal of Nanoparticle Research (2005) 7: 587–614 [email protected]

France

Nano Security Elements

Rapport Nanomatériaux et sécurité au travail, Afsset, 2008 Mesurage de l’exposition

Stratégie de sécurité (STOP)

Suivi médical et formation

Nano-Sécurité

Recensement, archivage , traçabilité

• Chaîne de valorisation, normalisation

Transport marchandises dangereuses

Signalisation du risque « Nano-objet » • Fort • Faible

Risque d’aérosolisation et/ou dispersion

6. Aspects réglementaires et recommandations de bonnes pratiques 6.1. Aspects réglementaires et juridiques 6.2. Principes de Prévention du Risque et Analyse de risques (NanoSécurité)/ 6.3. Nano-Sécurité

6.3.1. Principe

STOP (Appliquer les stratégies de contrôles hiérarchiques)

Les mesures de protection doivent être définies et si nécessaire adaptées aux résultats de l'évaluation des risques.

La stratégie de contrôle des mesures doit suivre le principe "STOP" Substitution, Technologies, Organisation, Protection individuelle. STOP indique l'ordre de priorité pour ces quatre axes de contrôle. Le premier choix est la substitution, suivie par les mesures technologiques et organisationnelles. La nécessité d’une protection individuelle doit être évitée autant que possible. Elle s'applique uniquement comme mesure complémentaire aux trois autres stratégies pour réduire le risque.

6.3.1.1. Substitution La substitution (ou élimination) est l'approche préférée, car très efficace, pour réduire les risques professionnels. Il s'agit de remplacer les substances, phases ou quantités dangereuses par quelque chose qui permet d'atteindre le but (p.ex. une propriété désirée d'un produit) avec un risque plus faible. Remplacer les substances toxiques (matériau de base ainsi que particule) par des substances moins toxiques. Dans le cas des nanomatériaux, utilisés du fait des propriétés nouvelles qu’ils développent dans les matériaux où ils sont incorporés, la substitution est très souvent réalisée pour le même composé chimique initial (ex alumine ou nanoargile pour les propriétés anti-feux). Il est par conséquent très important de considérer la substitution au travers d’une échelle de toxicité des matériaux (de l’échelle micro à l’échelle nano) entre eux. Changer la nature physique du matériel. Par exemple ; remplacer une poudre par une dispersion, une pâte ou des granulés. Cette opération doit être envisagée le plus en amont possible chez le producteur, afin de minimiser les risques de dispersion lors des opérations de chargement, déchargement et transport

Changer le type d'application : Remplacer une application en poudre ou spray (formation d'aérosols) par une application en phase liquide. Eliminer les nanoparticules dès qu'elles ne sont plus nécessaires, p.ex. traiter les déchets liquides et solides de façon à inactiver les nanoparticules.

Optimiser les équipements et procédés pour une production utilisant de plus petites quantités et moins de matériaux potentiellement dangereux. Chaque fois que cela sera possible, les formes non dispersables dans l’air seront privilégiées, notamment : suspensions en milieu liquide, mélanges – maîtres.

6.3.1.2. Technologies Etablir une barrière entre le travailleur et les substances ou les procédés potentiellement dangereux. On élimine ainsi efficacement l'exposition au danger. Les approches suivantes doivent être évaluées : Utiliser des systèmes fermés. Il conviendra de s’assurer que les dispositions de confinement fondées sur la mise en place de barrière conduiront à la non – dissémination de la source du danger ainsi que l’absence de contact entre l’opérateur et celle – ci. Utiliser des récipients incassables ou des doubles conteneurs pour le stockage et le transport. Éviter la génération de poussières ou d’aérosols. (manipulation de nanoparticules, broyage, Agitation d'une suspension, Usinage de matériaux (a fortiori de nanomatériaux) massifs, Combustions diverses ou pyrolyse, Remise en suspension de contamination de surface, Manipulation de déchets. Aspirer les poussières ou les aérosols directement à la source lorsque le travail peut produire des aérosols (Travailler sous hotte ou sorbonne ventilée , S'assurer que les appareils ne libèrent pas des aérosols à l’extérieur, Interdire le recyclage de l’air sans filtration) Prévoir une filtration à haute efficacité de l’air extrait Séparer les locaux de travail et adapter la ventilation des locaux : Séparer l’installation du reste du bâtiment par une zone d’accès contrôlée avec un sas. En cas de risques majeurs et avérés, une solution ultime peut être de réaliser une dépression stable dans les installations où les nanoparticules sont manipulées et dans les locaux mitoyens. Dans le cas de situation à fort risque d’aérosolisation, le principe d’une dépression stable (6 mm de colonne d’eau) est préconisé dans les installations où les nanoparticules sont manipulées et dans les locaux mitoyens. Nettoyer des objets (appareils, containeurs, documents, etc.) si possible avant leur sortie d'une zone contrôlée, et pour cela prévoir une station de nettoyage par aspiration. Nettoyer les machines, surfaces potentiellement contaminées et les locaux où l’on travaille avec des nanomatériaux par aspiration filtrée ou par voie humide. Proscrire les soufflettes sur les sites de manipulation de nanoparticules Installer des sacs spéciaux et poubelles à couvercle pour les matériels contaminés par des nanoparticules. Le concept de la double enveloppe (par exemple ; sac plastique et conteneur) est également préconisé pour la manipulation des déchets et/ou matériels contaminés. Il conviendra de prévoir un marquage spécifique de ces sacs.

6.3.1.3. Organisation Réduire autant que possible les interactions du personnel avec des nanomatériaux.

Minimiser le nombre de personnes entrant dans des zones avec des expositions probables Limiter l'accès : Seul le personnel qui a suivi une formation de sécurité peut entrer, Seul le personnel nécessaire pour la tâche actuelle doit entrer, Contrôle de l'accès du personnel par un système de badge ou similaire, Les personnes travaillant dans des zones à hauts risques doivent être surveillées (par exemple équipement « Homme mort »). Le maintien au poste des femmes enceintes ou allaitant ainsi que des stagiaires devrait être explicitement autorisé par le service médical, en fonction de l’analyse du risque d’exposition aux nanomatériaux au poste de travail. Élaboration des plans d'opérations pour le quotidien (Stockage, livraisons internes, entreposages des matériaux : Qui fait quoi, où, avec quels moyens, signalisations des risques. Il conviendra de prendre des précautions particulières de prévention et de protection lorsque l'on stocke certaines nanoparticules (par exemple des nanoparticules de carbone ou d'aluminium) présentant un risque d’inflammation et/ou d’explosivité particulier, Signalisation des mesures de protection nécessaires selon le danger de la zone, Définition des nettoyages : qui, quand, avec quelle méthode et quel outil, Définir le traitement et l'entreposage des déchets : où déposer, qui ramasse, qui transporte, quand, comment, par où, Définir la formation nécessaire pour ces différentes tâches du quotidien) Élaboration des plans d'opérations pour des incidents ou accidents éventuels (Identification des zones affectées par des incidents/accidents. En cas de renversement de nanoparticules, la zone affectée sera fermée. Toute personne entrant dans la zone affectée doit avoir une protection individuelle adaptée aux circonstances. La disponibilité de cet équipement en cas d'incident/accident doit être planifiée. Les accidents seront rapportés immédiatement à la personne en charge de la sécurité, qui prendra les initiatives appropriées, p. ex. appeler un médecin. La décontamination sera effectuée avec des outils adaptés à la substance et à la quantité. La zone sera ouverte pour utilisation par un responsable défini dans le plan d'opération. Tester et faire des exercices avec les plans d'incident/accident. Définir les intervalles pour évaluer si les plans sont encore adaptés à la situation (par exemple une fois par an). Informer, former et contrôler le personnel sur Les risques (généraux et spécifiques pour les nanomatériaux). Les mesures de protection (consignes internes), Les plans d'opération pour le quotidien et en cas d'accident, Les documentations récoltées sur les expositions individuelles (si effectuées).

6.3.1.4. Protection individuelle (1/5) Dernière ligne de défense contre les dangers professionnels. Ils ne seront appliqués que si toutes les autres mesures ne suffisent pas à atteindre un niveau de risque acceptable - un complément et non un remplacement des autres mesures Les plans pour la formation et l'utilisation des équipements de protection individuelle doivent prendre en compte le fait que Ces équipements sont souvent source d’inconfort voire de charge physique importante. Ils sont parfois difficiles à appliquer ou à porter correctement. Le port obligatoire de ces équipements de protection individuelle dépend beaucoup de l'importance accordée par l'employé et ses supérieurs hiérarchiques.

Vêtement de travail en général : Ne seront portés que des vêtements destinés à l’installation concernée. Ils seront enlevés en quittant la zone de travail et rangés dans un endroit séparé des vêtements de ville. Protection contre l’inhalation : Le port des masques est recommandé pour toute susceptible d’émettre des nanoparticules dans l'air (par exemple : travail ouvert avec poudres ou aérosols). Le type de masque se définit par le niveau et le type d'exposition attendus selon l'analyse de risque effectuée préalablement. Par défaut, les vêtements de protection qui sont portés dans une zone de protection respiratoire doivent être enlevés quand on quitte la zone (avant d'enlever le masque). La sortie d'une zone avec des concentrations inacceptables de particules (selon analyse de risque) se fait via un sas avec douche. Protection cutanée : Le port de gants et d'autre vêtement de protection de la peau est recommandé pour tout travail où un contact avec la peau ne peut pas être exclu. Le type de matériel est défini selon les applications et les substances chimiques utilisées. Le double-port des gants est recommandé pour tout contact direct avec des substances critiques (par exemple : poudres, liquides, surfaces ou objets nanostructurés non inertés par un traitement de passivation). L’efficacité de cette protection est actuellement en cours de test pour validation. Protection des yeux : Le port des lunettes de protection est recommandé pour tout travail avec des nanomatériaux s'il y a un risque d'exposition. Le port d'un masque complet est recommandé si l'analyse de risque propose la présence d'une combinaison de risque respiratoire et des yeux. :Protection contre ingestion : Une protection cutanée efficace et des règles d’hygiène simples (contact main-bouche) ainsi que l'interdiction de manger, de boire et de fumer dans les lieux de travail sont des mesures non spécifiques mais efficaces pour prévenir les risques d’ingestion involontaire.

i) Définitions, Markets, Properties, Applications Définitions, Prospectives, Propriétés, Applications ii) Real Risks, Perceptual Risks, Regulations Risques réels, perçus, réglementation

►

iii) NP Hazard (Eco/Toxicity) Nanotoxicité

Safe(r) iv) Benefits by / RisksDesign analyses Safe(r) by Process

[email protected]

Calculating the costs of testing for nanotechnology risks 31/03/2009 An editorial in last week's Environmental Science & Technology summarises the findings from a recent paper ("The Impact of Toxicity Testing Costs on Nanomaterial Regulation" by Choi et al.) that explored the efforts required to properly test all nanomaterials that are in the market today. http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/es900758w

If all existing nanomaterials were to be tested for toxicity, it would cost U.S. industries between $249

million and $1.18 billion, but the testing could take as long as 53 years at current levels of investment, according

to the first study to estimate the costs and time needed for nanotoxicology (Eco)Toxicity Research, testing. OCDE et European Joint Action

Choi et al., researchers at the University of Minnesota and the University of British Columbia, gathered information on 329 nanotech firms in the U.S., including the size of the companies and their R&D spending. Because data on how 15 Prioritary NanoParticules « Case by Case » much money companies spend on nanomaterials and investigating their possible hazards are not publicly available,  Sponsorship Programs the authors used hypothetical by companies of different sizes. Using data ≠ scenarios and assumed differential spending on the costs per test included in REACH, the authors estimated the costs and time needed for varying levels of testing « Safe by Design » (France SiO2, TiO2, NTCs, Ag) on nanomaterials. The authors argue by that Process instead of testing « Safe » all existing nanomaterials, manufacturers can overcome the costs and time constraints of toxicity testing by taking a tiered approach. This would involve prioritising the materials that need the most rigorous testing by using existing information on toxicity and exposure. The tiered !!! approach is also used in the Inventory (Traçability & DataBase!!) EU’s Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (REACH) regulations.

Products on the Market : Evaluation Benefits / Risks

« Standardisation » / Stabilization Réactivity of Nano Particles (8 Physico – Chemical Parameters → XX Fixed parameters !! )) ( Ex. : Exposition ways↓ ↓, Dispersion ↓ ↓ )

Σ (Gvt) = 10 Billion US$ / Year

Today : Controlled as safe → Future : Safe by Design Integrating the safety nanomaterials as a component of engineering / conception (i.e. safe by design instead of controlled as safe)

Stage 1 : Short Term Approach

Stage 2 : Longer term approaches

Data Collection Safe Management Practices (occupational workplace exposure) Best Practices Guide Line Hazard Assessment Streamlined Risk reduction practice

Proof of Hazard, Exposure Reduction Effective control Measures Continously improving best pratices Restrict Specific ENM if risk is compelling

Evidence Based Decision to Sustainability Decision Making

Seismic shift to viewing challenges in a systems-based way rather than chemical by chemical, air toxic by air toxic, or water contaminant by water contaminant (Anastas et al., 2010). http://www.nature.com/jes/journal/v21/n2/pdf/jes201055a.pdf Anastas P, Teichman K, Cohen Hubal E - Ensuring the safety of chemicals. J Expo Sci Env. Epid. 2010: 20: 395–396. From http://www.wtec.org/nano2/docs/ChaptersPdf/Ch04_NanoEHS_draft_2010-0929.pdf

Survey Shows Confusion on Protecting Nano Workers Source: The New Haven Independent (Septembre 2011) - Author: Gwyneth Shaw Researchers at the University of California, Santa Barbara, United States, recently conducted a survey of international companies in order to better understand how such companies were dealing with potential exposure of nanomaterials to their workers. The data collected show there is plenty of confusion about the right way to protect those handling the materials, and how to properly dispose of it.

Of the 78 companies participating, 87 % had a basic program dealing with environmental health and safety issues, and nearly half had a program that was nano-specific. Still, 13 % had no program at all, and of the 60 % of companies that were monitoring work areas for nanoparticles, many said they were sweeping and vacuuming those areas – a method that is more likely to disperse nanoparticles, rather than clean them up. Cassandra Engeman, a doctoral student in sociology, said the survey shows there is still a long way to go when it comes to workplace safety and nanotechnology, adding that the views of workers are “missing from the discussion,” and questions remain about the effectiveness of the companies’ practices. 9 September 2011 http://www.newhavenindependent.org/index.php/archives/entry/sur vey_shows_confusion_on_protecting_nano_workers/id_39859 Fifth International Symposium on Nanotechnology, Occupational and Environmental Health – August 2011

EC Requests Guidance on Safety Assessment of Nanomaterials in Cosmetics Posted on October 7, 2011 by Lynn L. Bergeson The European Commission (EC) has asked the Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) to prepare a guidance document on the safety assessment of nanomaterials in cosmetics. In its request for guidance, the EC notes that a number of documents provide general guidance on the health risk assessment of manufactured nanomaterials, but experience with the assessment of specific substances is limited. The guidance, which is due February 2012, should address the essential elements that would be required in a manufactured nanomaterial safety dossier (i.e., physicochemical characterization, toxicological evaluation, exposure assessment). According to the EC, the guidance will facilitate the submission of safety dossiers at present, as well as assist in the implementation of the provisions of Article 16 of the Cosmetics Regulation (EC) No. 1223/2009/, “which will impose strict conditions and timelines for the notification and the assessment of cosmetic products containing nanomaterials on the responsible persons and the SCCS respectively, starting on January 2013.”

The EC specifically requests guidance on: 1.The essential elements that must form part of safety dossiers for the assessment of nanomaterials in cosmetic products, based on the data requirements for the pre-market notification listed in Article 16 of Regulation (EC) No. 1223/2009, i.e. taking into account points 3a to 3f of Article 16 (identification of the nanomaterial, specification, quantity, toxicological profile, safety data, and exposure).

2.The possibility to develop criteria and conditions that would allow the safety assessment of nanomaterials on a category-based approach rather than on a caseby-case basis. 3.The suitability of alternative methods already validated for the assessment of conventional chemical substances for the assessment of nanomaterials in light of the current (as of 2009) ban on animal testing in the European Union. 4.The set of attributes unique to manufactured nanomaterials that will need to be addressed by newly developed and/or newly validated alternative methods for the testing of toxicological end points for which there will be a ban on the testing on animals after March 2013. http://nanotech.lawbc.com/2011/10/articles/international/ec-requestsguidance-on-safety-assessment-of-nanomaterials-in-cosmetics/

The 5 principles of ‘‘Design for Safer Nanotechnology’’

G. Morose / Journal of Cleaner Production 18 (2010) 285–289

Surface Treatment – TiO2 Nanoparticle Surface Treatment

Pigment type (primary particle size) Pigmentary TiO2 (410 nm) Attenuation grade TiO2 (30 - 50 nm) Attenuation grade ZnO (15 - 35 nm)

Treatment

Rate *

None

4.76

2% Methicone

< 0.01

Alumina

0.13

3% Lecithin

0.033

None

1.83

3% Methicone

< 0.01

M. Kobayashi and al., Cosm & Toil., Vol. 112, No. 6, p83, 1997 * Rate constant of the first order reaction of oxydation of acetalydehyde It is common industry practice to use surface treated inorganic UV filters when formulating sunscreens.

Perspectives on Supplying Attenuation Grades bof Titanium Dioxide and Zinc Oxide for Sunscreen Applications David Schlossman, Yun Shao, Pascal Delrieu, Kobo Products Inc. [email protected]

Role of Fe Doping in Tuning the Band Gap of TiO2 for the Photo-Oxidation-Induced Cytotoxicity Paradigm

UV-light-induced electron–hole (e–/h+) pair generation with free radical production in TiO2-based nanoparticles is a major conceptual paradigm for biological injury. However, to date, this hypothesis has been difficult to experimentally verify due to the high energy of UV light that is intrinsically highly toxic to biological systems. Here, a versatile flame spray pyrolysis (FSP) synthetic process has been exploited to synthesize a library of iron-doped (0–10 wt%) TiO2 nanoparticles. These particles have been tested for photoactivation-mediated cytotoxicity using near-visible light exposure. The reduction in TiO2 band gap energy with incremental levels of Fe loading maintained the nanoparticle crystalline structure in spite of homogeneous Fe distribution (demonstrated by XRD, HRTEM, SAED, EFTEM, and EELS). Photochemical studies showed that band gap energy was reciprocally tuned proportional to the Fe content. The photo-oxidation capability of Fe-doped TiO2 was found to increase during near-visible light exposure. Use of a macrophage cell line to evaluate cytotoxic and ROS production showed increased oxidant injury and cell death in parallel with a decrease in band gap energy. These findings demonstrate the importance of band gap energy in the phototoxic response of the cell to TiO2 nanoparticles and reflect the potential of this material to generate adverse effects in humans and the environment during high-intensity light exposure. [email protected]

Saji George et al. - J. Am. Chem. Soc., 2011, 133 (29), pp 11270–11278

“Safe by Design” nanoparticles show reduced toxicity

Nanoscale ZnO is becoming widely used in consumer products like sunscreens, but has been designated as ‘extremely toxic’ in the environment. Now researchers from the US and Germany hve taken a ‘safe-by-design’ approach to reduce the in vivo toxicity of ZnO nanoparticles by doping with Fe [T. Xia et al., ACS Nano (2011), doi: 10.1021/nn1028482]. The team from University of California, Los Angeles (UCLA), the National Institute for Occupational Safety and Health and the University of Bremen in Germany had previously identified the dissolution of ZnO nanoparticles – and the consequent release of Zn ions – as a key factor in its toxicity. According to several studies, Zn2+ affect biological pathways leading to acute inflammation in rodent – both mouse and rat – lungs and interfere with the hatching of zebrafish embryos. Andre E. Nel of UCLA and his team realized that doping ZnO with Fe changes the material’s matrix and slows down the rate of dissolution. In tissue culture media, doping with Fe appears to reduce the toxicity, but can Fe-doping elicit the same effect with in vivo animal models? The answer appears to be yes. The researchers doped ZnO nanoparticles with 1-10 wt % Fe using flame spray pyrolysis and compared their effects to The effects of Fe doping on ZnO dissolution and the undoped nanoparticles in rat lung, mouse lung and zebrafish – three animal models commonly used for environmental screening of its toxicity effects with in vivo models toxicity screening. The results indicate that Fe-doping produces improved hatching rates in zebrafish embryos and decreased pulmonary inflammation in rodents in line with doping levels. “The

decreased rate of dissolution of the doped particles is associated with decreased acute pulmonary inflammation, as well as an improved hatching rate of [zebrafish] embryos,” says Nel. The results demonstrate that it is possible to design and synthesize a widely used nanomaterial as a less toxic nanoparticle, he adds. However, Nel admits that the results need to be analyzed further in the context of performance characteristics and whether a decreased dissolution rate could in fact lead to increased dissemination in the environment, which could ultimately lead to more rather than less toxicity, if bioaccumulation comes into play. “An understanding of hazardous nanomaterial properties is essential for safe design from both the lifecycle as well as the biological perspective,” says Nel. The researchers are now trying the approach with other http://journals.elsevier.com/17480132/nano-today/1/36-news/162toxic nanoparticles, as well as looking at other possible routes to the same end such as exploiting the tendency of nanoparticles to aggregate in natural and biological media. safe-by-design-nanoparticles-show-reduced-toxicity/ [email protected]

NanoMatériaux et NanoTechnologies : Pour un développement Responsable (Sécurisé, Maitrisé, Partagé)

Conclusion & Perspectives Déjà sur le Marché! (depuis plusieurs décennies)

Comment prendre en compte l’incertitude? (Cas par Cas ?? 50 ans…) ► Safe by Design (contrôle de toxicité et/ou exposition– Cycle de vie) ► Safe

by Process

(contrôle de l’exposition) ► Inventaire

(Agences Sanitaires– pas seulement démarche volontaire) ► Risques

/ Bénéfices ?

(transparence des analyses – dialogue parties prenantes) [email protected]

Questions Discussion

Tin Whisker (Peter Bush, SUNY at Buffalo)

[email protected]

I, Robot Isaac Asimov (1950)

Thank you very much for your attention [email protected]

1. A robot may not injure a human being, or through inaction, allow a human being to come to harm

2. A robot must obey the orders given it by human beings, except where such orders would conflict with the first law 3. A robot must protect its own existence, as long as such protection does not conflict with the first or second law