Biomimétisme : Quand la nature inspire l’industrie

«La nature, ce sont des dizaines de millions d’années d’ingénierie», observe Olivier Gavard, directeur de la recherche technologique
chez Amphenol Socapex, fabricant de connecteurs sur mesure pour les marchés de la défense et de l’aéronautique, à Thyez.

Avec son équipe, il mène un projet de recherche en collaboration avec l’entreprise Manutech USD (SaintÉtienne), spécialisée dans l’ingénierie de surface par gravure laser, afin de développer un produit dont la structuration empêcherait à la lumière du jour de se
réfléchir, en utilisant les propriétés des ailes de papillon.

C’est un concours de circonstances qui a conduit Olivier Gavard sur le chemin de la bio-inspiration. Alors qu’il visite une
école d’ingénieurs à Besançon, il découvre en exposition un papillon gravé sur un substrat métallique. « On voyait un kaléidoscope directement sur la surface, sans pigmentation de la matière, qui témoignait de la possibilité de polariser la lumière du jour au moyen d’une structuration de surface. » Immédiatement, il a l’intuition que cette propriété peut servir les besoins de recherches et de technologies innovantes d’Amphenol. « Cette histoire de papillon m’a fait penser à quelques applications possibles », se remémore
Olivier Gavard. « Par recoupement avec ce que l’on recherche dans nos connecteurs, on s’est aperçu qu’une couleur sombre et non réfléchissante pouvait être obtenue par une structuration de surface.

Le papillon Morpho est l’exemple type d’un insecte qui n’a pas de pigment sur ses ailes, mais renvoie une certaine fréquence
de couleur selon son espèce et son environnement immédiat ». Dans son laboratoire, il a réussi à prouver ces propriétés via la
recherche fondamentale : en utilisant de la chimie pour structurer les surfaces métalliques, des réseaux de fissures de surface à l’échelle nanométrique apparaissent et absorbent la lumière du jour.
Mais ces fissures se forment de façon aléatoire et facilitent l’oxydation du métal quand elles sont trop profondes. Il faut donc trouver un moyen de contrôler ce phénomène et la structuration par laser apparaît comme la solution la plus fiable.

Pas facile pour autant, pour des industries de la filière mécanique, de faire des recherches bio-inspirées.

C’est là que le CEEBIOS intervient. « En général, ce sont des entreprises qui l’ont déjà identifié comme intéressant pour elles, mais qui ne savent pas comment se lancer dans la démarche », décrit Dounia Dems, cheffe de projet “matériaux”. « Nous les accom­pagnons. Nous les formons. Nous fai­sons des études pour eux. »

Le centre part d’une problématique technique et établit « une revue d’oppor­tunités, en dressant un panorama de tous les modèles biologiques d’intérêt », afin de définir comment le vivant répond à la problématique. Une fois l’organisme biologique ciblé, le CEEBIOS peut, suivant les cas, mettre en relation l’entreprise avec des exper­tises identifiées.

Le biomimétisme offre, en plus, l’avan­tage d’aller dans une démarche plus écoconçue. « Le vivant va toujours utili­ser le moins d’énergie possible, le moins de matériaux possible », souligne Dounia Dems. « Il partage les mêmes probléma­tiques au quotidien que nous, sur la gestion de l’eau par exemple. Et doit faire face dans des conditions beaucoup plus durables. »

C’est la sélection des straté­gies les plus payantes qui caractérise l’évolution, « mais on ne connaît pas toujours l’historique de ces évolutions », prévient la cheffe de projet. En clair, le chemin le plus court n’est pas toujours la ligne droite. « Il faut comparer les mécanismes biologiques, explique-t-elle, comparer quelles sont les stratégies majo­ritaires ou les convergences évolutives qui indiquent que c’est probablement une bonne solution. » Comme, par exemple, le mode de propulsion marin qui se fait par ondulation quelle que soit la créa­ture qui se déplace. On peut aussi cibler un organisme biologique avec des pro­priétés remarquables qui présente un intérêt particulier pour la R&D.

« Utiliser les matériaux bio-inspirés pousse à repenser tout ça en cycle, matière et énergie », observe Dounia Dems. « Peut-être faut-il travailler avec d’autres filières en amont et en aval pour favoriser la circularité et agir comme un écosystème vivant. » La nature n’a pas fini de nous surprendre et de nous ins­pirer à tous les niveaux.

Programme

Qu’est ce que le biomimétisme – CEEBIOS (30 min)

• Introduction biomimétisme
• Exemple concret sur les matériaux bio-inspirés
• Présentation du contexte national et les missions du CEEBIOS

Cas d’applications industrielles – AMPHENOL SOCAPEX (15 min) 

Echanges (15 min)