Des chercheurs suédois ont produit un matériau biosourcé qui surpasserait la résistance de tous les matériaux biosourcés connus, qu'ils soient fabriqués ou naturels, y compris le bois et la soie d'araignée.

Travailler avec des nanofibres de cellulose (CNF), le bloc de construction essentiel du bois et d'autres plantes, les chercheurs rapportent qu'ils ont surmonté la difficulté de traduire les incroyables propriétés mécaniques de ces nanofibres en plus grandes, matériaux légers pour utilisation dans les avions, voitures, meubles et autres produits.

"Les fibres de nanocellulose biosourcées fabriquées ici sont 8 fois plus rigides et ont des résistances supérieures aux fibres naturelles de soie d'araignée de dragline, généralement considéré comme le matériau biosourcé le plus résistant, " dit l'auteur correspondant Daniel Söderberg, chercheur au KTH Royal Institute of Technology. "La résistance spécifique dépasse celle des métaux, alliages, céramiques et fibres de verre E."

Publié dans le journal de l'American Chemical Society ( ACS Nano ), l'étude décrit une nouvelle méthode qui imite la capacité de la nature à organiser les nanofibres de cellulose dans des arrangements macroscopiques presque parfaits.

Les progrès rapportés résultent du développement de connaissances sur la manière dont la physique contrôle la structuration des composants, comme le CNF, à l'échelle nanométrique lors de la fabrication.

Cette compréhension a permis un nouveau processus, qui consiste à contrôler le flux de nanofibres en suspension dans l'eau dans un canal de 1 mm de large fraisé en acier inoxydable. La connexion des flux d'eau déminéralisée et d'eau à faible pH aide à aligner les nanofibres dans la bonne direction et permet aux interactions supramoléculaires entre les CNF de s'auto-organiser dans un état bien emballé où elles sont réunies.

"Cette découverte est rendue possible par la compréhension et la maîtrise des paramètres fondamentaux clés indispensables à une nanostructuration parfaite, comme la taille des particules, interactions, alignement, la diffusion, constitution et montage de réseaux, " dit Söderberg.

Söderberg affirme que l'étude ouvre la voie au développement d'un matériau en nanofibres pouvant être utilisé pour des structures plus grandes tout en conservant la résistance à la traction des nanofibres et leur capacité à résister aux charges mécaniques. Le procédé peut également être utilisé pour contrôler l'assemblage à l'échelle nanométrique de tubes de carbone et d'autres fibres de taille nanométrique.

Les mesures du matériau ont été rapportées pour la rigidité à la traction, 86 gigapascals (GPa), et pour la résistance à la traction, 1,57 GPa.