Un biopolymère capable de réguler ses propriétés thermiques

Des chercheurs américains ont mis au point un biopolymère inspiré des anneaux du calamar, capable de réguler de manière dynamique ses propriétés thermiques. Il peut donc basculer de l’isolation au refroidissement en fonction de la quantité d’eau présente.

Ce biopolymère est très prometteur pour le développement de nouveaux dispositifs et matériaux ayant une capacité à réguler le flux de chaleur à la demande

Notamment les tissus intelligents. Un textile à base de ce biopolymère pourrait par exemple lorsque le porteur transpire, instantanément modifier sa conductivité thermique, permettant à la chaleur corporelle de s’évacuer et ainsi refroidir l’athlète. Une fois la sueur évaporée le textile pourrait alors revenir à un état isolant et réchauffer le porteur.

Développé par des scientifiques de plusieurs universités et instituts américains, ce matériau s’inspire des anneaux des ventouses de certaines espèces de calamars, qui pourraient soit être directement extrait de l’animal, soit synthétisé à partir de ressources biologiques renouvelables. D’autres applications sont possibles comme « un recyclage plus efficace de la chaleur perdue pour produire de l’électricité », et ouvrent de nouvelles voies pour la production d’énergie éolienne et hydroélectrique. Ces polymères, qui ne cessent de se développer depuis quelques années du fait de leurs origines biologiques et de leur caractère biodégradable offrent donc des applications intéressantes.

L’effet de commutation de la conductivité thermique serait idéal pour de nombreuses applications, y compris l’athlétisme « , a déclaré John Tomko, candidat au doctorat au Département des sciences et de l’ingénierie des matériaux des UVA et auteur principal d’un article sur cette invention publié cette semaine dans NATURE NANOTECHNOLOGY. « Ce matériau a le potentiel de révolutionner l’habillement actif, en libérant la possibilité de vêtements qui peuvent réagir dynamiquement à la chaleur corporelle et réguler la température.
Par exemple, le biopolymère a une faible conductivité thermique lorsqu’il est sec, stockant essentiellement la chaleur corporelle et gardant l’athlète (et ses muscles !) au chaud lorsqu’il n’est pas actif. Dès que le porteur commence à transpirer, le matériau peut s’hydrater et augmenter instantanément sa conductivité thermique, permettant à cette chaleur corporelle de s’échapper à travers le matériau et de refroidir l’athlète. Lorsque la personne a terminé son entraînement et que la sueur s’est évaporée, le matériel peut retourner à un état isolant et garder le porteur au chaud.

Les dents annulaires de calmar qui rendent possibles les matériaux programmables, sont une nouvelle voie de recherche scientifique inspirante. Ces biomatériaux possèdent des propriétés uniques telles que la résistance, l’auto-guérison et la biocompatibilité ce qui les rend particulièrement adaptés à la programmation au niveau moléculaire, en l’occurrence la régulation thermique. C’est une autre bonne nouvelle pour l’environnement, car elles peuvent être extraites des ventouses des calmars ou être produites synthétiquement par fermentation industrielle, deux ressources durables.

Qu’est-ce qu’un biopolymère ?

Ces dernières années, la fabrication de plastiques à partir de ressources renouvelables s’est avérée être un nouvel enjeu économique. Les biopolymères, dont le plus connu est la cellulose, sont des polymères issus d’organismes vivants ou de polymères synthétisés à partir de ressources renouvelables. Ces polymères connaissent depuis quelques années un réel essor du fait de leurs origines biologiques et surtout de leur caractère biodégradable. Leurs utilisations en substitution ou même en mélange à d’autres polymères synthétisés à partir d’hydrocarbures offrent donc des applications intéressantes.
Les vêtements fabriqués à l’aide de cette technologie seraient un niveau au-dessus de ce qui est disponible sur le marché aujourd’hui en raison de l’éventail extrêmement large des capacités techniques des matériaux. Par exemple, les toisons polaires exigent généralement des poids différents pour s’adapter à différentes combinaisons de températures et de niveaux d’activité. Le nouveau matériau pouvait s’adapter à toute la gamme des scénarios athlétiques dans un seul vêtement. Le non-tissé est considéré comme respirant, un état passif, mais le matériau biopolymère conduirait activement la chaleur hors du vêtement.

Source: https://engineering.virginia.edu/news/2018/08/university-virginia-multidisciplinary-engineering-team-designs-new-technology-smart

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