Des scientifiques du Laboratoire de traitement des composites avancés (LPAC) de l'EPFL et du Jardin botanique de l'Université de Fribourg ont étudié comment la plante de lin se guérit après avoir été blessée. Dans le cadre d'un projet de recherche interdisciplinaire de l'UE, ils ont mesuré les changements dans les propriétés mécaniques de la plante, comme la rigidité et l'amortissement, et examiné les mécanismes d'auto-réparation de la plante. Parce que les fibres naturelles sont de plus en plus utilisées pour fabriquer des matériaux composites, comprendre le fonctionnement de ces mécanismes peut aider les scientifiques à développer des matériaux auto-cicatrisants avec de meilleures performances, s'appuyant sur des méthodes inspirées de la nature.

La recherche a été publiée récemment dans PLOS UN .

Imaginez une peinture automobile qui peut se réparer automatiquement après une égratignure, ou un revêtement résistant à la corrosion qui peut se restaurer automatiquement après avoir été écaillé. Ce ne sont là que deux des nouvelles applications prometteuses des matériaux auto-cicatrisants, bien que de nombreux obstacles subsistent. « Chaque type de matériau pose un défi différent, " dit Véronique Michaud, l'un des auteurs de l'étude et responsable du LPAC. "Certains matériaux peuvent déjà se régénérer grâce à un système de liquides à l'intérieur. Si le matériau est rayé, le liquide s'écoule et réagit avec l'air ambiant, par exemple, pour combler la rayure. C'est similaire à la façon dont votre sang coagule si vous vous coupez le doigt." Mais d'autres matériaux sont plus compliqués, et les progrès sont encore au stade du laboratoire. C'est particulièrement vrai pour les matériaux composites, qui sont utilisés dans les avions et les équipements sportifs – et sont au centre des travaux des scientifiques.

Modifications des propriétés mécaniques des plantes

Dans la nature, les plantes doivent faire face à une variété de stress tels que le vent, pluie et bris. C'est pourquoi les scientifiques ont décidé d'étudier l'évolution des tiges des plantes de lin après leur coupe. « Nous avons choisi le lin car ses fibres sont déjà utilisées pour fabriquer des matériaux composites, et parce que c'est une plante commune qui pousse vite, " dit Michaud. Ils ont fait des incisions longitudinales et transversales dans les tiges de deux familles différentes de plants de lin et les ont laissé pousser pendant 25 jours à côté de plants qui n'avaient pas été coupés. Ils ont ensuite mesuré l'évolution de la rigidité et des propriétés d'amortissement des tiges. Les scientifiques, qui comprenait des chercheurs de l'EPFL et un chercheur post-doctorant en biologie de l'Université de Fribourg, appliqué une charge de traction dynamique aux tiges pour mesurer la quantité de force nécessaire pour les tendre et leur réponse temporelle à la fois sur les tiges intactes et celles auto-réparées. La rigidité et l'amortissement sont également des propriétés que les chercheurs s'efforcent continuellement d'améliorer dans les matériaux; ils doivent toujours trouver le bon compromis entre ces deux facteurs, si le but est d'éviter les vibrations inconfortables dans une voiture, assurez-vous qu'un vélo peut rouler en douceur sur les bosses ou développer une raquette de tennis réactive. Les méthodes de test et les machines utilisées par les scientifiques dans leurs recherches sur les tiges de lin sont les mêmes que celles utilisées pour tester les matériaux composites.

Différentes réactions selon le type de plaie

Les scientifiques ont également examiné comment les tiges guérissaient des incisions. Ils ont constaté que la réponse était différente selon que l'incision était longitudinale ou transversale. Pour les incisions longitudinales, les cellules végétales entouraient la plaie et créaient une sorte de peau, mais la tige ne s'est pas régénérée. Cependant, pour les incisions transversales, les cellules remplissaient l'espace créé par la plaie et la cicatrisaient presque complètement; les plantes régénérées ont récupéré 95% de leurs propriétés mécaniques. D'autres tests effectués à l'Université de Fribourg ont montré que les résultats d'auto-guérison peuvent varier selon le type de plante et la gravité des dommages à la fois pour la plante et sa survie dans son habitat. Les plantes auto-guérissées ne poussent pas aussi hautes que leurs homologues intactes, mais ils ont formé des fleurs et des graines. Cette étude marque la première fois que des scientifiques quantifient les propriétés mécaniques et la capacité de régénération de la plante de lin. C'est aussi la première fois que les chercheurs du LPAC effectuent des tests sur des plantes à l'aide d'équipements destinés à l'étude des matériaux synthétiques. Les chercheurs espèrent continuer à puiser dans les mécanismes de la nature pour proposer de nouvelles stratégies de création de matériaux composites.