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Nouveau matériau le plus résistant du monde animal

Posté le par Mattieu Combe dans Matériaux, Biotech & chimie

Les patelles sont des mollusques répandus, ayant une coquille de forme conique. Des chercheurs britanniques et italiens ont étudié la dureté de leurs dents et arrivent à la conclusion qu'il s'agit du matériau naturel le plus dur, devant la soie d'araignée, qui est pourtant déjà plus résistante que l'acier ou le kevlar.

Les chercheurs ont publié leurs résultats dans le journal Interface. En analysant la résistance à la rupture des dents de patelles avec un microscope à force atomique, ils ont découvert que ce matériau naturel pourrait être le plus résistant connu. Située entre 3 et 6,6 gigapascals (GPa), la résistance moyenne de la dent de bernique est supérieure à celle de la soie d’araignée qui n’excède pas, de son côté, 4,5 GPa. Elle est ainsi comparable à celle des fibres syntéhtiques les plus résistantes créées par l’homme ; par exemple, les fibres de carbone haute-performance Toray T1000G ont une résistance à la traction de 6,5 Gpa. C’est grâce à cette solidité que la patelle peut râcler les algues de la surface des rochers où elle est accrochée pour se nourrir, sans se casser les dents !

Les dents de patelle ont une structure organique et inorganique

Les chercheurs ont voulu comprendre l’origine de la dureté de ces petites dents fixées sur leur longue « langue » rapeuse (la radula). Ils l’attribuent à leur nanostructure composite : une fraction importante de nanofibres de goethite – un minéral à base de fer – est incluse dans une phase protéique, moins importante, de chitine. Les nanostructures de goethite font plusieurs micromètres de long, mais seulement une dizaine de nanomètres de diamètre et occupent plus de 80 % de l’espace dans une dent adulte. La goethite est un minéral très dur, connu depuis la préhistoire : il a notamment été utilisé comme pigment jaune pour réaliser les fresques de la Grotte de Lascaux.

Cette propriété s’accompagne d’une autre, encore plus étonnante : contrairement aux autres matériaux, la résistance des dents de patelles ne semble pas dépendre de leur taille. Les chercheurs envisagent déjà des applications importantes pour l’industrie : il serait possible de créer des matériaux reprenant la structure et la taille des fibres de goethite pour créer des matériaux ultra-résistants utilisables pour fabriquer des voitures, des avions ou des coques de bateaux.

Par Matthieu Combe, journaliste scientifique
 

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