Groupe de recherche de l'Université de technologie d'Helsinki en collaboration avec VTT et Royal Institute of Technology, Finlande, montrent le premier exemple de matériau nanocomposite léger mais mécaniquement résistant imitant les coquilles nacrées qui permettent une mise à l'échelle pour les processus industriels. Les matériaux devraient être réalisables dans des applications où des matériaux légers mais solides offrent des avantages particuliers, par exemple. en télécommunication, applications aérospatiales, et véhicules.

La coquille nacrée a attiré les scientifiques des matériaux déjà depuis longtemps, en raison de sa structure légère mais solide. Imitant la nacre, le nouveau matériau consiste en une alternance de plaquettes inorganiques nanométriques collées par des polymères, et les matériaux s'auto-assemblent spontanément dans un processus en une étape pour former des structures en couches, en utilisant par exemple un procédé de fabrication de papier, La peinture, et se répandre.

"La nouvelle invention est basée sur une compréhension approfondie des processus d'auto-assemblage en science des matériaux, " déclarent le docteur Andreas Walther et le professeur de l'Académie Olli Ikkala qui dirigent le projet. " Nous avons déjà utilisé des auto-assemblages et des hiérarchies dans d'autres types de matériaux pour obtenir des propriétés fonctionnelles. Un bon exemple d'auto-assemblage est donné par les protéines dont les chaînes contiennent de manière délicate les informations sur la façon de s'assembler en tant que structures fonctionnelles. »

Différents matériaux nanocomposites ont déjà été largement explorés. Cependant, il est resté un défi d'obtenir des propriétés ou des concepts considérablement améliorés qui sont facilement évolutifs pour des applications technologiques à grande échelle.

Les matériaux légers et solides ont de nombreuses applications

Le nouveau matériau a suscité un grand intérêt. Les propriétés sont facilement ajustables. Il présente actuellement un module de traction de 45 GPa, la résistance à la traction de 250 MPa, il a une très faible perméation aux gaz, et il montre de très bonnes propriétés en tant que bouclier thermique lors d'un feu exposé. Le matériel a été développé sur la base du financement initial de l'Académie de Finlande, comme l'a poursuivi UPM, une entreprise mondiale de produits forestiers, qui a aussi un brevet en instance sur le concept

"Nous pensons que le matériau peut être attractif pour les technologies mobiles et même pour l'électronique flexible en tant que matériau de support et de barrière, " disent Walther et Ikkala.

Après une personnalisation plus poussée des matériaux et des processus, les applications liées aux véhicules et à l'aérospatiale devraient devenir réalisables. Les matériaux légers mais solides peuvent conduire à des économies d'énergie.

La nature inspire pour de nouveaux matériaux de haute technologie

Le nouveau matériau est un exemple de biomimétique, qui vise à imiter les matériaux les plus attrayants de la nature, mais en termes plus simples.

"Les scientifiques des matériaux sont fascinés par la délicatesse des matériaux naturels. Les propriétés ont été développées en raison du long processus d'évolution et, dans certains cas, des propriétés extraordinaires pertinentes pour la technologie peuvent être identifiées. En plus des coquilles nacrées, les scientifiques des matériaux explorent par exemple des imitateurs pour la soie, mâchoires, et des os."