Influence de α

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12358 (2023) Citer cet article

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Le présent travail vise à améliorer les utilisations du mélange carboxyméthylcellulose-polyacrylamide (Na-CMC-PAAm) pour le stockage d'énergie, les applications optoélectroniques, la lutte biologique et la gestion des maladies des plantes. Des matériaux de taille nanométrique (nanoplaques α-Fe2O3 (NP), CuO NP et nanofeuilles GO (NS)) ont été synthétisés et incorporés dans le mélange. La pureté de phase et les morphologies des charges utilisées ont été étudiées par XRD et HR-TEM. Les interactions et la complexation entre les nano-charges et les chaînes de mélange ont été étudiées à l'aide des spectres XRD et FTIR. La composition chimique et la morphologie de surface des nanocomposites ont été étudiées à l'aide d'analyses EDS et FE-SEM. Les spectres UV-vis-NIR ont révélé que le mélange montre environ 95 % de transmission, réduite de 10 à 30 % après dopage. Les indices d'absorption et de réfraction, ainsi que les lacunes optiques du mélange, ont été fortement affectés par le dopage. La constante diélectrique et la perte dépendent du type de charge et de la fréquence appliquée. La conductivité alternative maximale du mélange à 303 K et 4,0 MHz est de 21,5 × 10–4 S/m et augmentée à 23,5 × 10–4 S/m après dopage avec CuO NP. La stabilité thermique, l'énergie d'activation, la contrainte –les courbes de déformation et la résistance à la traction dépendent du type de charge. Toutes les solutions nanocomposites, à l'exception du mélange, présentaient une large gamme de propriétés antifongiques contre les champignons phytopathogènes avant et après la récolte. Aspergillus niger parmi les champignons examinés a montré une sensibilité élevée aux solutions nanocomposites testées. De plus, le nanocomposite CuO/mélange avait l’activité antifongique la plus élevée contre tous les champignons testés. Sur cette base, nous suggérons l’utilisation de nanocomposites CuO/mélange et GO/mélange pour contrôler et combattre les maladies fongiques des plantes avant et après la récolte.

La combinaison de deux ou plusieurs polymères différents est une méthode pratique et simple pour créer des mélanges aux propriétés physiques uniques. Cette approche suscite de plus en plus d'attention en raison des nouvelles utilisations attendues des matériaux produits ainsi que de sa contribution aux sciences fondamentales1,2,3,4,5,6. Le sel de sodium Na-CMC est un polymère semi-cristallin, solvant aqueux, comestible et anionique. Outre sa disponibilité et sa faible toxicité, l’existence de nombreux groupes COOH/OH dans sa structure crée de merveilleuses interactions de coordination avec les ions métalliques7. Comparé à d'autres biopolymères, le Na-CMC est préféré en raison de sa propriété floculante, de sa viscosité et de sa transparence. Le Na-CMC a une résistance à la traction plus élevée et un allongement à la rupture inférieur à celui de l'amidon. De plus, sa résistance à la traction est inférieure à celle du chitosane et de l’alginate de sodium, et son allongement à la rupture se situe entre les deux8. La Na-CMC a attiré l'attention des groupes de recherche en raison de ses caractéristiques intéressantes nécessaires à plusieurs applications dans l'industrie alimentaire, à savoir l'emballage alimentaire, l'administration de médicaments, l'ingénierie tissulaire, etc.)9. Sa biodégradabilité et sa biocompatibilité sont essentielles au recyclage des déchets alimentaires, à la durabilité et à l'amélioration de la durée de conservation des produits alimentaires8.

De même, PAAm est un polymère amorphe linéaire, hydrophile, non toxique avec des groupes (-CONH2). Ces propriétés offrent un large éventail d’utilisations pratiques pour les applications d’emballage alimentaire, de purification des eaux usées et d’impression 3D. Cependant, en raison de ses faibles propriétés mécaniques, certains chercheurs ont cherché à mélanger le PAAm avec du Na-CMC pour améliorer sa résistance mécanique et sa capacité filmogène7,10,11,12.

Sur la base de la bonne miscibilité et des caractéristiques communes, plusieurs groupes de recherche ont rapporté la préparation du mélange Na-CMC – PAAm et ont étudié l'effet de diverses nanocharges sur les propriétés physicochimiques et biologiques de ce mélange. Le groupe –CONH2 peut créer des interactions avec les molécules médicamenteuses et donc faciliter l’utilisation du PAAm pour la libération et la diffusion de médicaments, ainsi que pour certaines autres applications médicales et pharmaceutiques6. Morsi et al.7 ont développé des nanocomposites Li4Ti5O12/Na-CMC-PAAm pour le stockage d'énergie et les dispositifs microélectroniques, des nano-diélectriques accordables et des électrolytes polymères solides pour les batteries Li. Le mélange composé de polyacrylate de Li et de PAAm a atteint une conductivité ionique de (13,8 ± 2,4) × 10–5 S/m et un surpotentiel élevé dans les réactions de décomposition de l'eau, ce qui s'est avéré utile pour les condensateurs électrochimiques à semi-conducteurs. Nascimento et al.14 ont appliqué la voie de polymérisation radicalaire pour préparer un hydrogel de nanoargile Na-CMC – PAAm – cloisite-Na + avec une structure très poreuse à utiliser comme véhicule porteur pour la libération contrôlée de produits agrochimiques. Yadava et al.15 ont préparé un composite GO/CMC/alginate et ont découvert que l'incorporation de 1 % en poids de GO améliorait la résistance à la traction et le module d'Young de 40 % et 1 128 %, respectivement.