5 matériaux émergents : des innovations de génie
Il y a eu l’âge de pierre, du cuivre, du bronze, du fer… Dans l’histoire de l’humanité, chaque fois qu’on a appris à maîtriser de nouveaux matériaux, nos technologies, outils, produits, habitations se sont raffinés. Et ça continue. Voici des matériaux émergents qui feront (et font déjà) parler d’eux : les cellules photovoltaïques, la cellulose, le ciment programmable, le verre bio-inspiré et la fibre textile intelligente.
5 innovations de génie : des matériaux émergents
1. Les cellules photovoltaïques à base de polymères
Le domaine de l’énergie est directement concerné par l’innovation en matière de nouveaux matériaux. À l’heure actuelle, des ingénieurs et chimistes de partout dans le monde travaillent à peaufiner des cellules solaires à base de polymères, en remplacement ou en complément des matériaux inorganiques couramment utilisés (le silicium, en particulier). Les cellules solaires organiques présentent des avantages considérables : souplesse, flexibilité, légèreté. Et elles peuvent être obtenues par des techniques d’impression à faible coût! Le hic : leur durée de vie et leur rendement énergétique restent limités. Mais des chercheurs de l’Université de Montréal et de la Finlande ont récemment fait de belles avancées en la matière.
2. Les filaments cellulosiques et la cellulose nanocristalline
Retenez bien ces deux noms. Ces nouveaux matériaux, des biomatériaux forestiers, pourraient être le prochain fer de lance de l’industrie du bois au pays. Au Canada, on doit notamment leur essor à l’institut de recherche FPInnovations. Les filaments cellulosiques (FC) et la cellulose nanocristalline (CNC) sont en fait des dérivés de la fibre du bois. Très résistants, ils sont susceptibles de remplacer les fibres de renforcement issues du pétrole dans une foule de produits : papiers mouchoir, peinture, pansements adhésifs, mais aussi carrosserie d’auto, pièces d’avions, etc. De la haute technologie à base d’arbres!
3. Le ciment programmable
Les Romains de l’Antiquité avaient déjà leur recette particulière de ciment. Deux mille ans plus tard, on continue sans cesse d’améliorer ce composant essentiel du béton. Et l’Université Rice, au Texas, vient peut-être d’en tracer l’avenir. Ses chercheurs ont commencé par étudier, à l’échelle nanoscopique, le mécanisme de cristallisation des particules de silicate de calcium hydraté (C-S-H). Ils ont ainsi appris comment programmer ces particules pour qu’elles adoptent des formes particulières et s’assemblent plus densément. Le « ciment programmable », comme ils l’ont baptisé, s’avère donc plus fort. Une résistance qui fait même en sorte qu’on peut en utiliser moins.
4. Le verre bio-inspiré
De plus en plus d’ingénieurs s’inspirent du vivant pour créer de nouveaux matériaux aux performances impressionnantes. C’est le cas de François Barthelat, professeur à l’Université McGill, qui a créé un verre ultrarésistant en prenant pour modèle la structure naturelle des coquillages. Par un procédé de gravure au laser, il a créé, sur des lames de verre, un réseau de microfissures en 3D qui rappellent les interfaces présentes dans la nacre. Résultat : un matériau 200 fois plus résilient que le verre classique, car il absorbe mieux l’énergie en cas d’impact. L’aérospatiale, l’architecture, le monde médical, entre autres, pourraient en profiter.
5. La fibre textile intelligente
Les vêtements dits intelligents consistent, la plupart du temps, en des textiles ordinaires auxquels sont ajoutées des composantes électroniques visibles, comme des fils conducteurs brodés en surface. Or, le professeur Younès Messaddeq et des collègues de l’Université Laval perfectionnent depuis quelques années une fibre intelligente de nouvelle génération. Obtenue par superposition de couches fines de cuivre, d’argent, de polyimide et de verre, elle peut être tissée à même des étoffes de coton et de laine. Agissant comme capteur et antenne, elle a la capacité d’extraire et de transmettre, en temps réel, une foule de données biométriques sur la personne qui la porte : taux de glycémie, rythme cardiaque, activité cérébrale, etc. Durable, malléable, peu coûteux à produire, ce nouveau matériau en développement ouvre la voie à la commercialisation de vêtements de haute performance ressemblant à du linge de tous les jours ! À suivre.
Ces matériaux émergents et innovations de génie ne cesseront de nous surprendre. Avec les avancées en recherche et développement dans divers secteurs du génie notamment en nanotechnologie, nous voyons de nouvelles opportunités : les nanomatériaux.