Article d’Antoine LE DUIGOU et Mickaël CASTRO, enseignants-chercheurs à l’IRDL, publié dans la revue Scientific Report éditée par la revue scientifique Nature
Les fibres végétales (lin, chanvre…) sont typiquement utilisées pour des applications textiles. Depuis quelques années, grâce à leur rôle de tissu de soutien au sein de la tige, ces dernières sont utilisées en tant que renfort de matériaux composites. Toutefois, les fibres végétales souffrent de leur comportement hygroscopique (hydrophilie et gonflement).
Pour disperser leurs graines, les plantes peuvent développer des stratégies basées sur des mouvements de déploiement autonomes seulement influencés par des variations d’humidité. Ce mouvement d’actionneur naturel comme celui de la pomme de pin ou des épis de blé est obtenu grâce à une structure bi-couches où chaque tissu possède une architecture particulière.
L’objectif général de ce travail, suivant une démarche de bio-inspiration, est de convertir une « faiblesse » naturelle des fibres végétales, en atout pour le développement de nouveaux biocomposites hygromorphes (changement de forme avec l’humidité). Ces matériaux sont capables de se mouvoir de manière autonome sous l’action d’un gradient d’humidité.
Dans l’Egypte ancienne, l’utilisation de coin en bois permettait lorsqu’il était imbibé d’eau de provoquer assez de force pour fissurer les roches tendres. Partant de cette idée et le transposant aux pommes de pin, nous avons mis en avant qu’un système naturel comme la pomme de pin, lorsqu’il est soumis à une variation d’humidité et que son mouvement est intentionnellement bloqué, peut générer une force d’environ 5 N permettant de soulever 500g. Ce n’est peut-être pas gigantesque mais force est de constater que cette force est générée de manière passive (aucune source d’énergie) ce qui renforce son intérêt. Des biocomposites renforcés par des fibres de lin, inspirés de la microstructure d’une écaille de pomme de pin, ont également été développés pour générer de la force. Les performances sont plus modestes (environ 0.6N) mais demeurent extrêmement encourageants !
Les fibres végétales trouvent donc une nouvelle fonctionnalité, un nouvel usage, qu’il conviendra de développer localement (le lin en France, le jute au Bangladesh par exemple…) afin de satisfaire la philosophie Low tech-Low cost dans lequel ce développement souhaite s’intégrer. Ce sont ces travaux qui ont été publiés dans la revue Scientific Report éditée par Nature.