Pour créer un matériau ultra-résistant, les scientifiques s’inspirent de mollusques

La capacité des mollusques à s’attacher aux roches et éviter de tomber même lorsqu’ils sont secoués par les vagues a longtemps fasciné les scientifiques. Une équipe américaine vient de mettre au point un matériau répliquant cette invention ingénieuse de la nature.

Rédigé par Anton Kunin, le 3 Nov 2017, à 12 h 00 min

Megan Valentine, de l’Université de Californie à Santa-Barbara, et ses collègues viennent d’élaborer un polymère qui a l’avantage d’être à la fois résistant, extensible et flexible. Une première !

Les mollusques ont des leçons à nous donner

La nature sert souvent d’inspiration aux chercheurs, et l’élaboration par Megan Valentine et ses collègues de leur polymère ultra-résistant à partir de l’observation des moules ne fait pas exception(1).

Pour s’accrocher aux rochers, moules et autres mollusques possèdent des cylindres de collagène résistants mais extensibles, qui sont entourés de cuticules riches en protéines. Lorsque les vagues s’écrasent sur les rochers, les cylindres de collagène s’étirent, et le mollusque penche d’un côté ou de l’autre, avant de retrouver sa position initiale une fois l’impact passé.

Cette capacité provient de la composition chimique des cuticules, qui contiennent des liaisons fer-catéchol et forment des réseaux de polymères naturels construits à partir de liaisons covalentes (entre les atomes) et ioniques.

moules

© riekephotos

Un matériau unique inspiré de la nature

Le caractère réversible des liaisons fer-catéchol est essentiel à la performance du matériau. Lorsqu’il est fortement étendu, une partie de ces liaisons se cassent, en émettant de l’énergie mais sans entraîner la fracture d’autres liaisons. Une fois l’impact terminé, les liaisons rompues peuvent se reconstituer, pas forcément aux mêmes endroits, et le processus peut se répéter à l’infini.

D’habitude, les chimistes sont face à un dilemme : en règle générale, un matériau polymère qui se brise difficilement s’étire difficilement, ce qui n’est pas du tout le cas de cette dernière invention : le matériau obtenu s’est montré 800 fois plus rigide et 1.000 fois plus résistant que le PEG. Contrairement aux élastiques, ce nouveau matériau retrouve sa forme initiale très lentement.

Si cette méthode peut permettre de renforcer d’autres polymères, elle pourrait aider à fabriquer les caoutchoucs du futur. Une fois commercialisé, ce matériau pourrait être utilisé dans les emballages de produits fragiles, les coques de téléphones portables, ou encore dans les bras de robots de manutention…

Illustration bannière : Moules accrochées aux fochers – © Kuttelvaserova Stuchelova
Références :
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Journaliste de formation, Anton écrit des articles sur le changement climatique, la pollution, les énergies, les transports, ainsi que sur les animaux et la...

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