Atteindre la résistance et l'extensibilité en même temps a jusqu'à présent été un grand défi dans l'ingénierie des matériaux :augmenter la résistance a signifié une perte d'extensibilité et vice versa. Aujourd'hui, les chercheurs de l'Université Aalto et du VTT ont réussi à surmonter ce défi, en s'inspirant de la nature.

Les chercheurs ont créé un tout nouveau matériau biosourcé en collant ensemble des fibres de cellulose de bois et des protéines de soie présentes dans les fils de toile d'araignée. Le résultat est un matériau très ferme et résistant qui pourrait être utilisé à l'avenir comme un éventuel remplacement du plastique, dans le cadre de composites biosourcés et dans des applications médicales, fibres chirurgicales, industrie textile et emballage.

Selon le professeur Markus Linder de l'université Aalto, la nature offre d'excellents ingrédients pour développer de nouveaux matériaux, tels que la cellulose ferme et facilement disponible et la soie résistante et flexible utilisée dans cette recherche. L'avantage de ces deux matériaux est que, contrairement au plastique, ils sont biodégradables et n'endommagent pas la nature de la même manière que le micro-plastique.

"Nos chercheurs ont juste besoin de pouvoir reproduire les propriétés naturelles, " ajoute Linder, qui dirigeait également la recherche.

"Nous avons utilisé de la pulpe de bouleau, l'a décomposé en nanofibrilles de cellulose et les a alignées dans un échafaudage rigide. À la fois, nous avons infiltré le réseau cellulosique avec une matrice adhésive en soie d'araignée douce et dissipatrice d'énergie, " déclare le chercheur scientifique Pezhman Mohammadi de VTT.

La soie est une protéine naturelle qui est excrétée par des animaux comme les vers à soie et que l'on trouve également dans les fils de toile d'araignée. La toile d'araignée en soie utilisée par les chercheurs de l'Université d'Aalto, cependant, n'est pas réellement extrait de toiles d'araignées, mais est plutôt produit par les chercheurs à l'aide de bactéries à ADN synthétique.

"Parce que nous connaissons la structure de l'ADN, nous pouvons le copier et l'utiliser pour fabriquer des molécules de protéines de soie qui sont chimiquement similaires à celles trouvées dans les fils de toile d'araignée. L'ADN contient toutes ces informations, ", explique Linder.

"Notre travail illustre les possibilités nouvelles et polyvalentes de l'ingénierie des protéines. À l'avenir, nous pourrions fabriquer des composites similaires avec des blocs de construction légèrement différents et obtenir un ensemble de caractéristiques différent pour d'autres applications. Actuellement, nous travaillons à la fabrication de nouveaux matériaux composites comme implants, objets résistants aux chocs et autres produits, " dit Pezhman.