Un matériau propose une conductivité thermique réversible intégrable aux textiles

En s’inspirant des anneaux du calmar, des chercheurs en mécanique et en ingénierie des matériaux de l’université de Virginie, en collaboration avec des équipes de Penn State (université de Pennsylvanie), de l’université du Maryland et du National Institute of Standards and Technology, ont mis au point un biopolymère capable de réguler de manière dynamique ses propriétés thermiques : il peut en effet basculer de l’isolation au refroidissement en fonction de la quantité d’eau présente.

Leurs travaux, publiés dans Nature Nanotechnology innovent dans le sens où le facteur entre la conductivité thermique en position « ON » et en position « OFF » est de l’ordre de 4, ce qui représente un ratio au moins trois fois supérieur à ce que l’on sait faire aujourd’hui. Les applications les plus évidentes concernent l’industrie textile. On pourrait ainsi facilement imaginer des vêtements qui laissent sortir la chaleur quand le porteur transpire et qui la bloquent quand l’humidité redescend – donc après l’effort.

Une conductivité programmable

Le biopolymère de base provient des dents ou crochets tranchants qui ornent les anneaux des ventouses de certaines espèces de calmars. Les biopolymères de ces calmars présentent une structure qui se répète en tandem. Des recherches précédentes avaient montré qu’en faisant varier des paramètres de la structure de ce matériau via des séquences d’ADN synthétisées spécialement, on pouvait changer les caractéristiques mécaniques de ces biopolymères. Cette fois, les scientifiques ont orienté leurs recherches sur leur conductivité thermique. Ils ont découvert que cette conductivité variait en fonction de l’hydratation et que celle-ci pouvait servir d’interrupteur On/Off. Ainsi, la conductivité pouvait être prédite et programmée via les changements de structure du biopolymère.

Outre les applications textiles, d’autres applications sont envisageables comme « un recyclage plus efficace de la chaleur perdue pour produire de l’électricité », précise les chercheurs dans leur communiqué de l’université de Virginie, évoquant aussi de nouvelles voies pour la production d’énergie éolienne et hydroélectrique. En outre, soulignent-ils, ces biopolymères peuvent être soit extraits des calmars, soit synthétisés à partir de ressources biologiques renouvelables. Les découvertes relatives aux propriétés des protéines des calmars ont été réalisées grâce à l’imagerie neutronique (faisceau de neutrons). L’un des chercheurs, Madhusudan Tyagi, pense que « ces travaux vont changer la manière dont on étudie les propriétés thermiques de la matière molle comme les protéines et les polymères » et que l’imagerie neutronique permettra des avancées dans ce domaine.

Sophie Hoguin