Créer de nouveaux matériaux aussi résistants que le métal et aussi flexibles que le plastique

Un groupe de scientifiques américains a réussi à créer un nouveau matériau aussi durable que le métal, aussi transparent que le verre et aussi flexible que le plastique, mais totalement inoffensif pour l'environnement.

Doté de la capacité de mémoriser sa forme et de s'auto-transformer lorsqu'il est stimulé par la chaleur, ce nouveau matériau à cristaux liquides ouvre une gamme d'applications futures - Photo : Jorge Vidal/Rice University

Les travaux, publiés dans la revue scientifique Nature Communications le 22 juillet, décrivent un nouveau procédé de biosynthèse où les bactéries sont « instruites » à créer des fibres de cellulose, le matériau biologique le plus pur de la planète. Les feuilles de biomatériau obtenues présentent une résistance à la traction pouvant atteindre 553 mégapascals, bien supérieure à celle des matériaux polymères conventionnels.

Nouveaux matériaux issus des bactéries et de la biologie synthétique

Selon l'équipe de recherche dirigée par le professeur Muhammad Maksud Rahman (Université de Houston), le nouveau matériau est créé à partir de cellulose produite par des bactéries, mais la différence est que les fibres de cellulose ne sont plus formées de manière aléatoire mais sont alignées grâce à un système biologique rotatif spécial appelé « bioréacteur rotatif ».

« Nous avons développé une chambre de culture rotative pour orienter le mouvement des bactéries lors de la production de cellulose », explique Saadi, étudiant au MASR. « Le contrôle du sens de croissance augmente considérablement la résistance du matériau, tout en préservant la souplesse, la transparence et la flexibilité des bioplastiques. »

Non seulement il est plus durable, mais l'équipe de recherche a également réussi à intégrer des nanocouches de nitrure de bore, aidant le matériau à conduire la chaleur trois fois plus rapidement que l'échantillon de contrôle, ouvrant des applications potentielles dans les domaines de l'électronique, de l'emballage thermique et du stockage d'énergie.

De nombreuses applications utiles

Contrairement aux plastiques synthétiques traditionnels qui provoquent une micropollution et libèrent des substances toxiques telles que le BPA et les phtalates, le nouveau matériau est entièrement biodégradable et peut être facilement personnalisé pour une variété d'utilisations telles que l'emballage, les textiles, les matériaux de construction, l'électronique verte et les batteries.

« Ce processus de biosynthèse s'apparente à l'entraînement d'une équipe de bactéries rigoureuses », compare Saadi. « Nous les guidons dans une direction précise, et à partir de là, nous créons un produit aux propriétés souhaitées. »

Doté de la capacité de mémoriser sa forme et de se transformer automatiquement sous l'effet de la chaleur, ce nouveau matériau à cristaux liquides ouvre de nombreuses perspectives d'application. L'une des pistes de développement attendues concerne les robots souples, des machines flexibles capables de ramper, de se faufiler et de se faufiler dans des espaces étroits sans recourir à des structures mécaniques complexes.

En médecine, ce matériau peut être utilisé pour fabriquer des stents (supports de vaisseaux sanguins) ou des dispositifs implantables à l'intérieur du corps, qui ont la capacité de se dilater et de changer de forme en fonction de la température ou des conditions biologiques, contribuant ainsi à minimiser l'invasivité et à augmenter l'efficacité du traitement.

Ils sont également prometteurs pour des applications dans l’électronique pliable, les capteurs intelligents et les structures auto-déployables dans l’espace.

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MINH HAI

Source: https://tuoitre.vn/tao-ra-vat-lieu-moi-ben-nhu-kim-loai-deo-nhu-nhua-2025072215151939.htm