Actualité de l'ENS de Lyon

Figure 1 : Structure de la nacre (en haut) et de la nacre synthétique (en bas), à la même échelle. La structure en empilement de briques est bien visible dans les deux cas. Sur le cliché du bas, le parcours tortueux effectué par la fissure est bien observable. © Sylvain Deville, Florian Bouville, LSFC.
Les céramiques, qu’elles soient traditionnelles ou de haute technologie, présentent toutes un défaut : leur fragilité. Ce côté cassant pourrait bientôt disparaître : une équipe de chercheurs, menée par le Laboratoire de synthèse et fonctionnalisation des céramiques (CNRS/Saint-Gobain), en collaboration avec le Laboratoire de géologie de Lyon : Terre, planètes et environnement (CNRS/ENS de Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) et le laboratoire Matériaux : ingénierie et science (CNRS/INSA Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1) vient de présenter un nouveau matériau céramique inspiré de la nacre des ormeaux, petits mollusques marins à coquille unique. Ce matériau, près de dix fois plus tenace qu’une céramique classique, est issu d’un procédé de fabrication innovant qui passe par une étape de congélation. Cette méthode semble compatible avec une industrialisation à échelle plus importante, à priori sans surcoût notable par rapport à celles déjà employées. Conservant ses propriétés à des températures d’au moins 600°C, cette nacre artificielle pourrait trouver une foule d’applications dans l’industrie et permettre d’alléger ou de réduire en taille des éléments céramiques des moteurs ou des dispositifs de génération d’énergie. Ces travaux sont publiés le 23 mars 2014 sur le site internet de la revue Nature Materials.
Dans la nature, il existe un matériau proche de la céramique qui est extrêmement tenace : la nacre qui recouvre la coquille des ormeaux et autres bivalves (...). La nacre peut être vue comme un empilement de briques de petite taille, soudées entre elles par un mortier composé de protéines. Sa ténacité tient à sa structure complexe et hiérarchique. La propagation de fissures dans ce type d’architecture est rendue difficile par le chemin tortueux que celles-ci doivent parcourir pour se propager. (Voir Figure ci-contre). C’est cette structure qui a inspiré les chercheurs. Cette nacre artificielle, dix fois plus tenace qu’une céramique classique,  pourrait devenir un matériau de choix pour les applications soumises à des contraintes sévères dans des domaines allant de l’énergie au blindage.
Références : Strong, tough and stiff bioinspired ceramics from brittle constituents, Florian Bouville, Eric Maire, Sylvain Meille, Bertrand Van de Moortèle, Adam J. Stevenson and Sylvain Deville, Nature Materials, 23 mars2014.
Bertrand Van de Moortèle est chercheur sur le site Monod de l'ENS de Lyon