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Une super-soie obtenue grâce à des nanostructures de carbone - Par : Luis Felipe Gerlein Reyes,

Une super-soie obtenue grâce à des nanostructures de carbone


Luis Felipe Gerlein Reyes
Luis Felipe Gerlein Reyes Profil de l'auteur(e)
Luis Felipe Gerlein R. est actuellement candidat au doctorat à l’ÉTS. Ses intérêts de recherche comprennent les nanomatériaux, l’optoélectronique, les matériaux et les dispositifs.
Programme : Génie électrique 

Depuis les temps les plus anciens, la soie extraite du ver à soie, la larve du bombyx du mûrier (Bombyx mori), est un objet de luxe et de prestige. Il s’agit d’une protéine naturelle et de l’une des fibres les plus solides et les plus durables qui soient. Le fil d’araignée est encore plus résistant et plus élastique. Toutefois, son utilisation dans les biens de consommation est beaucoup moins importante que celle de la soie extraite du bombyx.

Un groupe de chercheurs de l’Université Tsinghua, à Pékin, a trouvé un moyen de renforcer la soie et de la rendre conductrice sans que soient nécessaires les méthodes de traitement appliquées après la récolte de la soie. Dans leur étude, les chercheurs ont appliqué par pulvérisation, sur des feuilles de mûrier (dont se nourrissent naturellement les vers à soie), une solution à 0,2 % de nanotubes de carbone monoparois ou de feuillets de graphène. Ils ont découvert que ce régime spécial faisait produire aux vers une soie qui conduisait l’électricité et dont les propriétés mécaniques étaient améliorées.

Traditionnellement, la meilleure façon de modifier les propriétés de la soie consistait à traiter les fibres une fois celles-ci sécrétées par les vers. Ces traitements comportaient l’ajout ou l’amélioration de propriétés mécaniques, caractéristiques ou biocompatibles. Ce n’est que tout récemment qu’il est possible d’obtenir des fibres directement modifiées en changeant le régime alimentaire des vers. On y parvient essentiellement en ajoutant certaines substances aux feuilles de mûrier. Moins d’étapes sont ainsi nécessaires et les coûts de production en sont grandement réduits.

Les fibres de soie bonifiées par le carbone sont deux fois plus solides et présentent au moins 50 % de résistance aux contraintes de plus que la soie classique. En outre, les fibres, après exposition à un traitement thermique afin d’en carboniser la protéine naturelle, pouvaient conduire l’électricité. Il appert que la présence de carbone a permis de rendre la structure de la soie plus cristalline. Il semblerait que les molécules protéiques soient mieux ordonnées, ce qui rend possible la conductivité. On ne sait toutefois pas si c’est parce que la structure de la soie a pris la structure des éléments de carbone. Il n’était pas possible, dans l’analyse des chercheurs, de détecter la structure du carbone dans la section des fibres de soie.

The deposition of the solution of carbon nanotubes or graphene in the Mulberry leaves.

Pulvérisation d’une solution de nanotubes de carbone monoparois ou de feuillets de graphène sur une feuille de mûrier

Des études antérieures ont démontré que l’ajout de nanotubes de carbone multiparois au régime des vers a permis d’obtenir des fibres aux qualités mécaniques accrues. D’autres ont montré que le fait d’enduire de nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) les feuilles permettait d’obtenir des fibres particulièrement solides et encore plus résistantes à la dégradation causée par les ultraviolets.

Le feuillage d’un mûrier mature nourrit, en moyenne, 100 vers à soie. Un acre (0,4 hectare) de mûriers produit plus de 170 livres (77 kilos) de cocons de soie prêts pour transformation. De ces cocons sont obtenus environ 35 livres (16 kilos) de soie grège. Le régime alimentaire des vers est la meilleure façon de produire à grande échelle de la soie aux qualités améliorées. Même si l’habillement est le marché le plus courant de la soie naturelle, celle-ci a aussi des applications dans le domaine de la santé, notamment le fil chirurgical non absorbable et les sous-vêtements pour les gens soufrant d’eczéma.

Cette étude pourrait s’avérer très intéressante pour les textiles intelligents et biodégradables, particulièrement en ce qui concerne les implants médicaux à base de soie qui pourraient incorporer des capacités de détection à des applications encore inexplorées.

Luis Felipe Gerlein Reyes

Profil de l'auteur(e)

Luis Felipe Gerlein R. est actuellement candidat au doctorat à l’ÉTS. Ses intérêts de recherche comprennent les nanomatériaux, l’optoélectronique, les matériaux et les dispositifs.

Programme : Génie électrique 

Chaire de recherche : Chaire de recherche du Canada sur les matériaux et composants optoélectroniques hybrides 

Profil de l'auteur(e)

Domaines d'expertise :

Nanomatériaux