Test de croissance d'alliages binaires à partir de particules colloïdales en suspension (BCAT-5)

Chaque jour, nous utilisons des colloïdes à différentes fins. Saviez-vous que lorsque vous buvez un verre de lait, vous consommez des colloïdes, et que lorsque vous peinturez les murs de votre maison, vous appliquez une couche de colloïdes afin de créer un revêtement protecteur?

L'équipe du BCAT-5. De gauche à droite : Marcus Dejmek, Arthur Bailey, Barbara Frisken, l'astronaute canadien Bob Thirsk et Bastien Dufour. (Source : ASC)

Les colloïdes sont des particules microscopiques en suspension dans un autre milieu, tel un liquide. Le lait, par exemple, est une suspension colloïdale composée de globules de protéines et de lipides en suspension dans de l'eau liquide. Dans un mélange de ce type, les globules de graisses sont les colloïdes. Contrairement à une solution (p. ex., du savon dans de l'eau), ces particules ne se dissolvent pas.

Les scientifiques étudient les colloïdes pour deux raisons. Dans un premier temps, une meilleure compréhension des propriétés de ces fascinantes suspensions mènera à la découverte de nouveaux matériaux et de nouvelles méthodes de traitement des matériaux. Par exemple, les processus de polissage utilisés dans l'industrie découlent de la recherche scientifique sur les boues de polissage, lesquelles sont des suspensions colloïdales. Ensuite, outre leur côté pratique, les suspensions colloïdales constituent d'excellents modèles atomiques et moléculaires. Dans ces derniers, on peut observer plus facilement les particules et on peut régler plus facilement les forces entre les particules. Pour ces raisons, la recherche sur les colloïdes nous fournit des renseignements sur les propriétés de nombreux autres matériaux.

Plusieurs colloïdes fascinants ne peuvent être étudiés sur Terre, car les particules se sédimentent sous l'effet de la pesanteur. Pour étudier ces systèmes, les scientifiques se tournent vers l'environnement de microgravité qu'offre la Station spatiale internationale.

L'appareil BCAT-5 contenant trois échantillons de colloïdes fournis par l'équipe canadienne. (Source : NASA)

De la taille d'un ordinateur portable, l'expérience BCAT-5 a contenu dix échantillons de colloïdes différents. Les chercheurs canadiens Barbara Frisken et Arthur Bailey, de l'Université Simon Fraser (SFU), ont préparé trois des dix échantillons. Grâce à BCAT-5, les scientifiques espèrent mesurer pour la première fois les processus qui ont lieu lorsque les phases gazeuse, liquide et cristalline se produisent simultanément à partir d'un seul échantillon homogène. Chaque échantillon possède les mêmes colloïdes en suspension dans un liquide, mais en concentrations différentes. Des polymères sont ensuite ajoutés afin d'ajuster avec précision les forces qui lient les particules, créant les remarquables échantillons à trois phases.

Le BCAT-5, muni d'une caméra, subit des tests en laboratoire. (Source : NASA)

Lors de la mission Expedition 20/21, dont le lancement a eu lieu le 27 mai 2009, l'astronaute canadien Robert (Bob) Thirsk a réalisé des expériences sur les colloïdes à bord de la Station spatiale internationale. Il a installé le matériel nécessaire à l'expérience BCAT-5, mélangé les échantillons de colloïdes au moyen d'un aimant afin de les homogénéiser, puis il a installé une caméra afin de capter des images de la lente évolution des échantillons dans le temps. Ces informations visuelles ont été transmises aux scientifiques sur Terre à des fins d'analyse. Les images seront analysées par l'équipe de l'Université Simon Fraser afin de déterminer les processus de séparation de phases et de croissance de cristaux.

L'étude du comportement des colloïdes débouchera sur l'élaboration de processus de fabrication novateurs et de produits commerciaux améliorés. L'expérience BCAT-5 caractérise bien l'excellence du Canada dans le créneau des sciences en microgravité.