La chimie des matériaux

Aujourd'hui, la nature est, pour la plupart des chercheurs en matériaux, un ingénieur inégalé : Les matériaux du vivant ont en effet des propriétés extraordinaires. Elle est donc devenue une source d'inspiration pour les matériaux du futur et leurs principes et processus de fabrication. La chimie des matériaux est un domaine d'application privilégié du biomimétisme.

Les grands défis de la chimie des matériaux en matière de biomimétisme concernent donc les aspects suivants : 

  • Inventer de nouvelles méthodes de synthèse qui s’inspireront de méthodes en vigueur dans le vivant.
  • Obtenir comme dans les matériaux du vivant, une hiérarchie de structures, de l'échelle nanométrique à l'échelle macroscopique*. La caractérisation de la structure du matériau considéré doit en général se faire à de nombreuses échelles. En effet, les matériaux du monde vivant proposent de magnifiques exemples de structures hiérarchiques et sont souvent des nanomatériaux représentatifs.

C'est le cas du bois par exemple. Les briques de base sont les mêmes chez tous les végétaux. Mais leur organisation varie d'une plante à l'autre et l'on obtient des matériaux aussi différents que ceux de la feuille du roseau ou du tronc du chêne. De telles structures complexes sont difficiles à obtenir industriellement.

  • Réaliser simultanément la synthèse des matériaux et leur assemblage. Les nouvelles structures doivent posséder un éventail de propriétés mais aussi s'auto-assembler voire s'auto-réparer, comme dans le vivant.

Cela reste un défi compte tenu de la complexité des systèmes vivants même si par exemple la société Arkema est déjà arrivée à fabriquer un caoutchouc à partir de composés peu coûteux et non toxiques, qui, en moins d'une heure, "cicatrise" lorsqu'il a été déchiré.

  • Gérer le temps : accélérer les processus d'élaboration, pour en faire des procédés de fabrication industriels économiquement viables mais aussi programmer au sein d'un matériau son évolution ultérieure, en particulier prédéterminer sa durée de vie et faire en sorte qu'il se dégrade de façon contrôlée, en préservant l'environnement, comme le font les matériaux naturels.

"La peinture, ce n’est pas copier la nature mais c’est apprendre à travailler comme elle." Pablo Picasso

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