À quoi ressemblerait l’avenir si les bâtiments s’adaptaient de manière dynamique aux conditions environnementales ? Si les fils indiquaient aux utilisateurs à quel point ils sont étirés, par exemple pour une suture parfaite lors d’une intervention chirurgicale ? Si les filtres pouvaient se nettoyer eux-mêmes dans les usines ?
Trois chercheurs de renom, Prof. Jan Lagerwall de l’Université du Luxembourg, Prof. Maria Helena Godinho de la NOVA School of Science & Technology et Prof. Eugene Terentjev de l’Université de Cambridge, ont reçu un financement de 8,4 millions d’euros du Conseil Européen de la Recherche (CER) pour créer et étudier des élastomères cristaux liquides (LCE) d’un nouveau type qui permettent de telles fonctionnalités. Les nouveaux LCE sont issus de polysaccharides extraits de sources biologiques comme la cellulose, ils seront recyclables ou dégradables selon les besoins, et ils sont très dynamiques. Ainsi, ils peuvent changer de couleur, de forme, de rigidité ou de propriétés d’amortissement en réponse à des stimuli comme la chaleur, la lumière, l’humidité ou la déformation. Ils peuvent ainsi remplir de multiples fonctions, dans des contextes très divers. Le projet étudiera également de nouvelles méthodes de traitement des précurseurs des LCE qui ont un potentiel pour une mise à l’échelle industrielle.
En bouleversant de multiples façons le paradigme conventionnel de la fabrication des LCE, le projet veillera à ce que les nouveaux matériaux soient respectueux de l’environnement, rentables et prêts pour une production à grande échelle. Grâce au projet intitulé « Élastomères à cristaux liquides atypiques : de l’innovation des matériaux au traitement évolutif et aux applications transformatrices » (ALCEMIST), les trois chercheurs libéreront ainsi tout le potentiel des LCE.
L’incroyable potentiel des élastomères à cristaux liquides
Les élastomères à cristaux liquides sont des caoutchoucs qui s’étendent et se contractent d’eux-mêmes. Comme les caoutchoucs classiques, ils peuvent effectuer un travail mécanique, mais ils n’ont pas besoin d’une force imposée de l’extérieur pour les charger. Ces matériaux peuvent être utilisés dans diverses applications, des moteurs à haut rendement énergétique aux adhésifs réversibles, en passant par les bâtiments adaptatifs et les outils médicaux avancés.
« Nous démontrerons le potentiel des LCE dans six scénarios, chacun sélectionné pour leur impact considérable, par exemple des moteurs thermiques fonctionnant avec la chaleur résiduelle de l’industrie, des bâtiments cinétiques qui s’adaptent de manière autonome aux variations des conditions environnementales, et des fils de suture qui changent de couleur lorsqu’ils sont étirés, ce qui est idéal pour la chirurgie robotique », commente Prof. Terentjev.
Rendre les élastomères à cristaux liquides accessibles
« Dans ce projet, nous proposons une nouvelle plateforme de matériaux durables utilisant des substances naturelles appelées polysaccharides. En modifiant ces substances, comme la cellulose des plantes ou la chitine extraite des déchets de fruits de mer, tout le monde peut créer des élastomères à cristaux liquides résistants, sans danger pour le corps et biodégradables, à une fraction du coût actuel », explique Prof. Godinho.
Terentjev a récemment découvert une autre application des LCE : la fabrication d’adhésifs réversibles, qui peuvent être activés ou désactivés à la demande. Ce procédé présente un énorme potentiel pour l’économie circulaire, car il permettra de recycler facilement les produits de consommation collés, comme des téléphones portables ou des pare-brises des voitures. L’un des principaux objectifs d’ALCEMIST en matière d’applications est de développer ce concept, depuis les premières démonstrations actuelles du phénomène jusqu’aux matériaux prêts à être mis à l’échelle industrielle.
Première subvention Synergie du CER au Luxembourg
C’est la première fois que le Luxembourg reçoit une bourse ERC Synergy, et l’Université agit en tant que coordinateur. Le projet ALCEMIST débutera en 2025 et durera six ans. La bourse Synergie soutient des scientifiques multidisciplinaires exceptionnels qui unissent leurs forces pour répondre à des questions majeures auxquelles un seul chercheur ne peut répondre.
Prof. Lagerwall est très enthousiaste à propos de ce projet : « Si les LCE ont été découverts en Europe, tant sur le plan théorique que sur celui des premiers matériaux, les avancées récentes ont donné à ce domaine un élan considérable dans une arène véritablement mondiale. »
QUOTE BUTTON “Avec ALCEMIST, nous veillerons à ce que l’Europe reste à l’avant-garde, tout en menant la transition vers la préparation de ces matériaux étonnants pour des applications à grande échelle.»
‟ Avec ALCEMIST, nous veillerons à ce que l’Europe reste à l’avant-garde, tout en menant la transition vers la préparation de ces matériaux étonnants pour des applications à grande échelle”
Full professor in Experimental polymer physics
Le projet ALCEMIST remet en question de nombreuses conventions dans la manière dont les LCE sont synthétisés, étudiés et conçus, en reliant la chimie des polysaccharides, la mécanique des fluides, la physique de la matière molle et la conception de composites intelligents. « En ajoutant notre ambition de rendre les LCE largement accessibles et de les propulser vers la production industrielle, ALCEMIST favorisera la créativité au sein de grandes communautés pour un avenir plus sain et plus durable », conclut Prof. Lagerwall.
