VSS 6 2016

Nanopartikel «heilen» Risse im Asphalt, bevor sie sichtbar werden Les nanoparticules «soignent» les fissures dans l’asphalte avant même qu’elles soient visibles DE FR Etienne Jeoffroy vom Road-Engineering- Labor der Empa hat ein Verfahren ent­ wickelt, das brüchigen, alten Asphalt heilen kann. Bei seinem neuen Ansatz liess sich der Doktorand durch Spitzentechnologie aus der Krebsmedizin inspirieren: Bei der sogenann- ten «magnetischen Hyperthermie» werden Eisenoxid-Nanopartikel in einen Tumor gespritzt, von aussen einem Magnetfeld aus- gesetzt und so erhitzt. Auf diese Weise soll der Tumor durch Hitze vernichtet werden. Etienne Jeoffroy, du laboratoire Road- Engineering de l’Empa, a développé un procédé permettant de réparer l’asphalte vieux et cassant. Dans son approche innovante, le doctorant s’est inspiré de la technologie de pointe de la cancérologie: pour l’«hyperthermie magnétique», on injecte des nanoparticules d’oxyde de fer dans une tumeur, on applique un aimant de l’extérieur et on les échauffe, la tumeur devant être détruite par la chaleur. Konzentriert blickt Etienne Jeoffroy durch seine Schutzbrille. Mit einem kleinen Löffel rührt er ein kupferfarbenes Pulver in ein Reagenzglas. Was aussieht wie Kupferpulver, sind in Wirklichkeit Eisenoxid-Nanopartikel. Beim Arbeiten mit ihnen muss Jeoffroy seine Hände in einen sogenannten Auto­ klaven stecken, einen Glaskasten, dessen Innenraum mit reaktionsträgem Schutzgas gefüllt ist. Normalerweise for- schen Wissenschaftler von der Gruppe Prof. André Studart an der ETH Zürich in diesem Labor an sogenannten bioinspi- rierten Materialien. Heute gehört der Arbeitsplatz dem Dok- toranden aus der Empa-Abteilung Road Engineering: Jeoffroy will mit den Eisen-Nanopartikeln versuchen, den Strassenbau zu revolutionieren. Um Asphalt zu mischen, wird im Strassenbau Bitumen ver- wendet, ein Material, das bei der Verarbeitung von Erdöl ge- wonnen wird. Bitumen ist pechschwarz, extrem dickflüssig und klebrig. Es fungiert im Strassenbelag als eine Art Leim, der kleine Steine und Sand zusammenhält. Durch Abnutzung, Temperaturunterschiede oder chemische Substanzen wie Luftsauerstoff wird dieser Leim brüchig. Es entstehen mit der Zeit Risse im Asphalt. Die sind anfangs mikroskopisch klein, vergrössern sich dann stetig unter der ständigen Belastung des Strassenverkehrs. Das führt über kurz oder lang dazu, dass ganze Strassenabschnitte repariert werden müssen, was bedeutet: hohe Kosten, Baustellen, Stau. Damit dies in Zukunft vermieden werden kann, hat Jeoffroy eine Art heilbares Bitumen entwickelt. Die Idee ist, die Risse im Belag zu schliessen, solange sie noch klein sind. «Wenn Concentré, Etienne Jeoffroy observe à travers ses lunettes de protection. Avec une petite cuillère, il mélange une poudre de teinte cuivrée dans un tube à essais. Ce qui ressemble à de la poudre de cuivre, c’est en réalité des nanoparticules d’oxyde de fer. Lors de ses travaux avec ces nanoparticules, E. Jeof- froy doit placer ses mains dans un «autoclave», une boîte en verre dont l’intérieur est rempli de gaz inerte. Normalement, les scientifiques du groupe du Prof. André Studart à l’EPF de Zurich font de la recherche sur les matériaux dits «bio-inspi- rés» dans ce laboratoire. Aujourd’hui, le poste est occupé par le doctorant du département Road Engineering de l’Empa: E. Jeoffroy entend révolutionner la construction routière à l’aide des nanoparticules de fer. Pour mélanger de l’asphalte pour la construction routière, on utilise du bitume, un matériau dérivé du pétrole. Le bitume est noir comme l’encre, extrêmement visqueux et collant. Il agit dans le revêtement routier comme une sorte de colle qui assure la cohésion des pierres et du sable. Sous l’effet de l’usure, des variations de température ou de substances chimiques comme l’oxygène de l’air, cette colle devient cassante. Avec le temps, des fissures se produisent dans l’asphalte. Microscopiques au départ, elles s’agrandissent ensuite sans cesse sous la charge constante du trafic routier. Tôt ou tard, des tronçons entiers doivent donc être réparés, impliquant coûts élevés, chantiers et embouteillages. Pourévitercesdésagrémentsàl’avenir,E.Jeoffroyaconçuune sorte de «bitume guérissable». Son idée consiste à obturer les fissures dans le revêtement avant qu’elles ne s’agrandissent. THEMA THÈME14 STRASSEUNDVERKEHRNR.6,JUNI2016 ROUTEETTRAFICNo 6,JUIN2016

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