De nouveaux matériaux exotiques inspirés du règne végétal
Afin de mettre au point la prochaine génération de matériaux synthétiques, les chercheurs se tournent vers la nature en quête d’inspiration. Les plantes sont des organismes très élaborés et efficaces, et nombre de leurs composants assurent des fonctions primordiales. Par exemple, la couche externe des plantes, appelée la cuticule, est un matériau composite polymère intelligent qui assure la régulation de la perméabilité ou la protection, la formation des couleurs structurelles et la création de surfaces lisses et sans frottement ou collantes. Ces caractéristiques impressionnantes peuvent donner naissance à de nouveaux matériaux qui servent l’intérêt de l’homme, grâce à l’innovation des chercheurs financés dans le cadre du programme Actions Marie Skłodowska-Curie. Le projet PlaMatSu a étudié ces propriétés afin de mettre au point des nouveaux matériaux innovants. Il poursuivait deux objectifs principaux. Le premier était de relever les défis actuels liés à la création de nouveaux matériaux, grâce à l’analyse de la structure et des fonctions des cuticules des plantes. Le deuxième consistait à former la prochaine génération de scientifiques en apprenant aux nouveaux venus à transformer la science inspirée de la biologie en innovations. «PlaMatSu visait à développer de nouveaux matériaux et surfaces fonctionnels qui s’inspirent de la structure, de la fonction et des principes de fonctionnement de la cuticule des plantes», explique Nico Bruns, coordinateur de PlaMatSu et professeur de chimie macromoléculaire à l’Université de Strathclyde de Glasgow.
Ce que les plantes ont à nous apprendre
PlaMatSu a acquis une nouvelle compréhension fondamentale des facteurs de développement et des bases génétiques de la structure de la cuticule des plantes. Les scientifiques du projet ont découvert que la cuticule était un matériau multifonctionnel et structuré de manière hiérarchique. L’équipe, qui comprenait des biologistes, des chimistes et des physiciens, s’est intéressée, entre autres, aux propriétés structurelles de la couleur de la cuticule. «Mes résultats préférés sont les paillettes respectueuses de l’environnement à base de nanocristaux de cellulose et les études sur la topologie de la surface des plantes et l’influence de cette dernière sur l’adhésion des insectes», fait remarquer Nico Bruns. Un article de la revue Scientific American a mis en évidence le rôle insectifuge de la surface des feuilles. Les chercheurs ont mis à profit tous les enseignements qu’ils ont tirés de l’analyse des structures des plantes pour créer de nouveaux matériaux synthétiques aux propriétés similaires.
Une nouvelle génération d’experts en biomimétisme
Le deuxième volet du projet était axé sur la formation des nouveaux chercheurs. PlaMatSu a assuré la formation de neuf chercheurs en début de carrière vers le niveau du doctorat dans le domaine des matériaux et surfaces bio-inspirés. Comme l’explique Nico Brun, c’était l’occasion rêvée pour des chercheurs ambitieux d’être supervisés par des experts de renommée mondiale dans le domaine des matériaux bio-inspirés. Les chercheurs en début de carrière ont terminé leurs recherches et s’emploient à terminer leur doctorat. Ils seront bientôt pleinement formés et prêts à embrasser des carrières prometteuses dans les milieux universitaire et industriel. «Les fonds de l’UE ont permis de mettre en place une école doctorale internationale à la fine pointe de la recherche sur les matériaux bio-inspirés, ajoute Nico Bruns.
Diffuser la recherche
Le projet PlaMatSu a consenti de grands efforts pour faire connaitre les recherches qu’il menait. Il a notamment publié des études dans des revues de renom comme Advanced Materials, l’une des principales revues scientifiques sur le thème de la recherche sur les matériaux. Par ailleurs, les chercheurs en début de carrière ont organisé une exposition, intitulée «Our Future is Nature Inspired», qui s’est tenue dans le jardin botanique de l’Université de Cambridge de septembre à novembre 2020. Certains chercheurs ont même été invités à l’émission de télévision BBC Look East pour discuter de leurs recherches. Les collaborations entre les différents groupes de recherche continuent, et les équipes basées au Royaume-Uni s’attachent à mettre en place sur le sol britannique un centre de recherche consacré aux systèmes de matériaux bio-inspirés. Elles sont actuellement occupées à solliciter une demande de financement important.
Mots‑clés
PlaMatSu, plante, cuticule, matériau, innovant, exotique, inspiré, bio, science, formation
