Sur la base de différentes matières premières disponibles dans le commerce (par exemple, TiO2-mica, Fe2O3-mica), une variété de matériaux structuraux bio-inspirés entièrement naturels avec différentes couleurs peuvent être fabriqués. Crédit :GUAN Qingfang
La vie moderne repose fortement sur les plastiques, même si leur production à base de pétrole crée de sérieux défis environnementaux. L'industrie manque actuellement d'alternatives durables en raison de leurs propriétés mécaniques limitées ou de leurs processus de fabrication complexes. Une stratégie avancée pour concevoir et produire des matériaux structurels durables à hautes performances est donc grandement nécessaire.
Un tel nouveau matériau bio-inspiré est désormais disponible pour remplacer les plastiques à base de pétrole. Une équipe dirigée par le professeur Shu-Hong Yu de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) rapporte une méthode pour fabriquer des matériaux ayant une structure similaire à la nacre à partir de fibres dérivées du bois et de mica, avec adaptation à la production de masse, bonne aptitude au traitement, et coloration réglable.
La nacre naturelle a une structure ordonnée hiérarchiquement à des niveaux multi-échelles, tout comme les briques et le mortier, lui permettant d'être à la fois robuste et résistant. Inspiré de la nacre, les chercheurs imitent la structure de brique et de mortier ordonnée à l'aide du TiO
Cette méthode presse directement l'hydrogel de TiO
A l'échelle nanométrique, le TiO
Un prototype de coque de téléphone portable fabriqué à partir de ce matériau bio-inspiré. Grâce à sa bonne aptitude au traitement, le matériau peut être fabriqué dans la forme et la taille souhaitées, montrant un vaste potentiel pour remplacer les plastiques pour des applications pratiques, par exemple, support structurel pour appareil électronique personnel haut de gamme. Crédit :GUAN Qingfang
Parce que la méthode de fabrication proposée, ensemble déformant directionnel, est efficace et évolutif, la production en série de matériaux structurels entièrement naturels et bio-inspirés peut être réalisée. Crédit :GUAN Qingfang
Les matériaux obtenus ont une excellente résistance (~281 MPa) et ténacité (~11,5 MPa m1/2), qui sont plus de 2 fois supérieures à celles des plastiques techniques hautes performances (ex. polyamide, polycarbonate aromatique), ce qui en fait un concurrent sérieux des plastiques à base de pétrole.
Encore mieux, ces matériaux s'adaptent à des températures allant de -130 °C à 250 °C, tandis que les plastiques normaux se ramollissent facilement à haute température. Par conséquent, ces matériaux sont plus sûrs et plus fiables à des températures élevées ou variables.
