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Mars 2019

Quels seront les matériaux du futur ?

[Article du 27/02/2019]

Ecologiques, ultra-résistants, électroactifs…. Au cœur de l’innovation, les nouveaux matériaux n’en finissent plus de révolutionner notre quotidien. Industriels, startups et centres de R&D rivalisent d’innovation pour développer les matériaux de demain, aux prouesses parfois étonnantes. Focus sur les avancées technologiques les plus prometteuses de ces derniers mois.


L'IMT Lille Douai est associé au projet Bioharv, qui vise au développement de textiles biosourcés piézoélectriques pour la production d’énergie électrique.

«Aujourd’hui, on a dépassé le stade du greenwashing pour vraiment s’intéresser aux propriétés des matériaux biosourcés », s’enthousiasme Patricia Krawczak, professeure à l’Ecole Nationale Supérieure Mines-Télécom Lille Douai. Sous les feux des projecteurs depuis quelques années, les biosourcés sont désormais au cœur de prouesses technologiques les plus remarquables. Avec le durcissement de la réglementation en matière environnementale, les industriels s’intéressent de près aux vertus encore largement inexploitées des matériaux issus de la biomasse animale ou végétale. Dans ce domaine, un nouveau pas est sur le point d’être fait grâce au projet Bioharv (Textiles biosourcés piézoélectriques pour la production d’énergie électrique). Projet européen labellisé par le pôle de compétitivité Up-Tex, il vise à la mise au point de générateurs autonomes d’éléctricité à travers l’utilisation de matériaux électroactifs principalement biosourcés, comme l’acide polylactique (PLA). Entièrement biodégradable, ce polymère, surtout utilisé pour fabriquer des emballages et sacs plastiques, présente d’autres propriétés relativement inexplorées jusqu’ici. « Ce polymère n’a pas besoin d’être polarisé, explique Patricia Krawczak, il est fortement polaire naturellement. » Électronique, médical, transport… Permettant d’alimenter potentiellement des capteurs et objets connectés de faible puissance, les champs d’application des polymères piézoélectriques sont infinis. L’exploitation de leur potentiel n’en n’est qu’à ses débuts : « on peut s’en servir pour concevoir des supports flexibles intégrés à des textiles, des traqueurs d’actvité pour les sportifs, par exemple », imagine Patricia Krawczak. Le projet Bioharv associe entre autres l’IMT Lille Douai et Centexbel (Centre d’expertise et d’innovation pour l’industrie textile). Un prototype est en cours de développement, pour un achèvement prévu en 2020.

Le boom des matériaux « verts »

Le boom des matériaux « verts »

Légende photo : La coopérative Terre de Lin fournit un renfort innovant à base de fibres de lin

« Le secteur des biosourcés est porté par l’emballage », constate de son côté Sébastien Moussard, ingénieur Matériaux chez Matériautech / Allizé-Plasturgie. Les fabricants n’ont de cesse de chercher des alternatives “vertes” au plastique à base de pétrole. Là aussi, l’innovation paraît sans limites. Parmi les porteurs de projets les plus prometteurs, citons la start-up Lactips. Cette société créée en 2014 a inventé un plastique soluble dans l’eau et biodégradable, conçu à partir de protéines de lait. « Ce plastique biosourcé peut également constituer un débouché à la caséine qui reste non utilisée par l’industrie laitière », fait valoir Sébastien Moussard. Et le succès est au rendez-vous pour Lactips. En décembre dernier, la start-up a annoncé qu’elle avait été choisie par la marque de produits d’entretien Ulrich-Natürlich pour conditionner des tablettes de lave-vaisselle. La start-up devenue grande va investir dans une ligne de production près de Saint-Etienne, dans la Loire, et réfléchit à de nouveaux produits à base de protéine végétale. La fibre de lin figure parmi les biosourcés qui séduisent de plus en plus les industriels. Ecologique, léger et esthétique, ce matériau, dont l’Hexagone est abondamment pourvu - la France produit 75 % du lin mondial - est désormais utilisé pour habiller l’intérieur des véhicules et des habitations. Mais ses vertus multiples permettent de l’exploiter dans des usages parfois étonnants. Salomon s’est ainsi associé à Terre de Lin, une coopérative spécialisée dans la culture et la transformation du lin textile, pour concevoir sa gamme de skis. La coopérative fournit un renfort à base de fibres de carbone et de lin, qui compose une partie de la lame. Trois ans de développement ont été nécessaires pour concevoir ce produit. « Tandis que le carbone amène de la rigidité au ski, le lin absorbe les vibrations et permet d’avoir une bonne skiabilité », explique Laurent Cazenave, responsable de la communication de la coopérative, basée à Saint-Pierre-le-Viger (Seine-Maritime). Cette innovation a convaincu Salomon : présent au départ sur une partie seulement des skis de la marque, le renfort fourni par Terre de Lin équipe aujourd’hui toute sa gamme. Pour le moment, les composites ne représentent que 5 % de l’activité de la coopérative, mais celle-ci travaille sur le développement de nouvelles variétés adaptées à des débouchés spécifiques au niveau des composites.

Robustesse et légèreté

Robustesse et légèreté

Légende photo : La résine Elium développée par Arkema allie les propriétés des thermoplastiques à celles des thermodurcissables.

Au-delà des biosourcés, les industriels planchent sur des « super-matériaux » alliant les propriétés des thermoplastiques à celles des thermodurcissables. Arkema développe depuis quelques années une résine innovante, baptisée Elium, qui permet de réaliser des pièces composites associant résistance mécanique et recyclabilité. Deux fois plus légères que l’acier, les pièces obtenues sont susceptibles de remplacer le métal. Un potentiel qui pourrait notamment intéresser le secteur éolien : c’est ainsi qu’Arkema a collaboré avec la société Plastinov pour présenter une première pale d’éolienne de 25 mètres en résine Elium début 2018, dans le cadre du projet Effiwind. Les pales ainsi conçues devraient bientôt être testées sur le parc éolien de Plougras, en Bretagne. Arkema est aussi impliqué dans le projet Destiny (pour “Development of FirE ReSistant Thermoplastics ComposItes for AeroNautic & RailwaY”). Porté par Stelia Aérospace et colabellisé par les pôles de compétitivité i-Trans et Aerospace Valley, ce projet vise au développement d’une nouvelle gamme de composites thermoplastiques pour l’aménagement intérieur d’avions et de cabines de conduite ferroviaire, résistants au feu et présentant des performances améliorées (coût, de gain de masse et d’impact environnemental…) « Les composites sont particulièrement prisés dans l’industrie automobile et aéronautique, notamment pour des raisons de gain de poids », souligne Sébastien Moussard. Dans ces secteurs aussi, l’innovation se joue au niveau des matériaux. Les constructeurs et les équipementiers se tournent de plus en plus vers des composites “nouvelle génération” pour concevoir les voitures du futur. Du hayon au toit, en passant par l’habitacle, toutes les parties du véhicule sont concernées. Jusque dans les pièces les plus stratégiques. Au salon de l'électronique grand public (CES) de Las Vegas, qui s’est tenu en janvier 2019, Faurecia a présenté ses nouveaux bébés : des réservoirs d’hydrogène haute pression ultra-légers à base de fibres de carbone, développés en partenariat avec Stelia Aerospace Composites. Légère et offrant une bonne résistance, la fibre de carbone permet au réservoir de résister à la pression, tout en restant relativement léger. Un bon moyen de résoudre le problème du stockage embarqué de l’hydrogène, qui reste encore un frein au développement de ce type de véhicule. Dans l’automobile, l’énergie, la contruction… Partout désormais, l’innovation se cache dans le materiau.

  La peau humaine, un matériau comme un autre ?  

L’impression 3D a révolutionné les process de fabrication au niveau des métaux, plastiques, composites… mais aussi des tissus vivants. C’est ainsi que Poietis, une société de biotechnologie, a annoncé début 2018 le lancement commercial de son premier modèle de peau totale humaine, réalisé par bio-impression. Ce procédé permet d’obtenir un tissu très proche de la peau humaine (réalisé par bio-impression de fibroblastes humains et de collagène pour le derme et de kératinocytes humains pour l’épiderme), contrôlé couche par couche. Cette peau générique permet notamment de réaliser des tests de médicaments ou de cosmétiques. Fin 2018, Poietis a annoncé le lancement d’un partenariat avec Servier pour le développement et la production de tissus hépatiques. La peau “sur-mesure” fournie par Poietis permettrait de faciliter la détection, dès la phase d’essais précliniques, des lésions hépatiques d’origine médicamenteuse. Une avancée considérable pour la recherche de demain.

Catherine Quignon

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