Un béton bio-inspiré (un sujet qui ne manque pas de piquant)

Avant d’être un blog, Métamorphoses était une publication « papier ». Début 2012, j’y relatais qu’une équipe internationale de scientifiques avait proposé une interprétation de la structure des épines d’oursin ouvrant selon eux des perspectives pour la fabrication de bétons plus performants.

Les épines d’oursin sont en effet essentiellement constituées de carbonate de calcium. Si je vous dis « craie » vous voyez mieux de quoi il s’agit… En principe, ce matériau est très fragile. Marcher sur un oursin ne devrait donc pas être un problème : les épines devraient casser sous le pied de l’imprudent. Mais chacun sait, par expérience ou par instinct, que ce n’est pas le cas et qu’il vaut mieux faire un détour. Pourquoi les épines d’oursin ne sont-elles pas friables comme de la craie ?

L’équipe en question indiquait qu’à l’échelle nanométrique, ces épines sont en fait organisées comme un mur de « briques » reliées entre elles par un « mortier ». Briques et mortier sont également constitués de carbonate de calcium, mais organisé de deux façons différentes. Les briques sont de la calcite, une forme cristalline et cassante de ce minéral, tandis que le mortier est une forme amorphe présentant une certaine élasticité. Lorsqu’une force est appliquée sur la calcite, le bloc cristallin se fend. Mais l’énergie est transférée au mortier qui la dissipe, empêchant la casse.

Six ans plus tard, un « ciment inspiré de la structure cristalline de la calcite qui compose les épines d’oursins a été synthétisé par une équipe de scientifiques allemands« . L’article publié dans Materials Science rappelle que le béton, s’il présente une grande résistance à la compression, a l’inconvénient de manquer d’élasticité et de n’offrir qu’une faible résistance à la torsion. C’est pourquoi il est souvent renforcé avec des barres d’acier.

Pour améliorer ses propriétés, les scientifiques se sont inspiré des oursins. En organisant de façon très fine des zones minérales rigides et des zones polymères élastiques dans un ciment, ils ont obtenu un béton dont la résistance à la flexion serait quarante à cent fois supérieure à celle de bétons traditionnels.

Nathalie Pécoul

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