La nature : cette source d'innovation sans limite !
Les préoccupations environnementales ont conduit les chercheurs et scientifiques à se tourner de plus en plus vers la bio-inspiration [1] qui consiste à élaborer des nouveaux matériaux issus partiellement ou totalement de la biomasse en s’inspirant de la nature sous toutes ses formes.
Antoine LE DUIGOU et Mickael CASTRO, deux enseignants-chercheurs à l’IRDL (UMR CNRS 6027), se sont penchés sur le comportement fascinant de la pomme de pin. En effet, celle-ci a la capacité de s’ouvrir et de se fermer en fonction de l’humidité, afin de libérer ses graines lorsque l’environnement extérieur est favorable. L’étude approfondie de son architecture [2,3], sa composition chimique jusqu’à son mode de fonctionnement permettra à terme de développer des matériaux reproduisant le même mécanisme.
Coupe transversale d’une pomme de pin [2]
(a) Au sein d’un environnement humide
(b) Au sein d’un environnement sec
Un des objectifs majeurs est d’élaborer des biocomposites à base de ressources naturelles végétales visant d’une part à réduire l’impact sur l’environnement et d’autre part, à se passer des ressources fossiles qui commencent notamment à se faire rares. Les enjeux sont en effet très attractifs tant pour l’aspect écologique qu’économique. Certaines fibres végétales demeurent sensibles à l’humidité vue leur caractère hygroscope, ce qui permet le développement de nouveaux biocomposites hygromorphes : capables de changer de forme sous l’effet d’une variation d’humidité de manière autonome. [4]
Actionnement du biocomposite hygromorphe induit par l’humidité. [5]
Comportement du biocomposites avant et après l’étape de sorption [6]
Certains secteurs sont intéressés par ces nouveaux matériaux notamment celui du bâtiment qui a pour but d’optimiser l’énergie déployée. Dans certains domaines il est préférable de pouvoir contrôler le déploiement et pour cela une formulation spécifique de ces matériaux s’est avérée nécessaire afin de les rendre actifs. [7]
Ce travail remarquable expose les avancées de la science et la capacité de la nature, finalement, à faire face à des défis déjà résolus auparavant et incite les chercheurs et industriels à se tourner davantage vers la bio-inspiration. Il suffirait d’observer l’intelligence du vivant et de tenter d’en faire des applications...
L’homme parviendra-t-il à se réconcilier avec la nature …
Lydia Bouzidi, Lisa Vuylsteker
Références bibliographiques :
[1] « Bio-inspiration : Approche créative basée sur l’observation des systèmes biologiques. » Norme ISO 18458:2015 : Biomimétique – Terminologie, concepts, et méthodologie. https://www.iso.org/fr/standard/62500.html
[2] A. Le Duigou, M. Castro: Evaluation of force generation mechanisms in natural, passive hydraulic actuators. Scientific Reports 01/2016; 6:18105., DOI:10.1038/srep18105
[3] E.Reyssat, Effet de la Pomme de Pin, https://www.franceculture.fr/conferences/nestor-histoires-courtes/leffet-pomme-de-pin
[4] Antoine Le Duigou, Samuel Requile, Johnny Beaugrand, Fabrizio Scarpa, Mickael Castro: Natural fibres actuators for smart bio-inspired hygromorph biocomposites. Smart Materials and Structures 10/2017
[5] Antoine Le Duigou, Mickael Castro: Hygromorph Si Composites: Effect of fibre content and interfacial strength on the actuation performances. Industrial Crops and Products 05/2017; 99:142-149., DOI:10.1016/j.indcrop.2017.02.004
[6] A. Le Duigou, M. Castro: Moisture-induced self-shaping flax-reinforced polypropylene biocomposite actuator. Industrial Crops and Products 09/2015; 71:1 - 6., DOI:10.1016/j.indcrop.2015.03.077
[7] Antoine Le Duigou, Guillaume Chabaud, Fabrizio Scarpa, Mickael Castro: Bioinspired Electro-Thermo-Hygro Reversible Shape-Changing Materials by 4D Printing. Advanced Functional Materials 06/2019;, DOI:10.1002/adfm.201903280