L’émergence de nouvelles architectures de matériaux pour l’amélioration de la qualité et des propriétés fonctionnelles

Il existe de nombreux exemples de matériaux architecturés dans la nature, que ce soit certaines typologies de bois ou encore des coquillages, mais ce terme est encore relativement peu connu en termes d’applications industrielles. 

En effet, les matériaux architecturés, en tant que classe émergente, représentent l’ensemble des matériaux hétérogènes ayant des propriétés spécifiques améliorées. Cette notion englobe ainsi toutes microstructures conçues morphologiquement et/ou par typologie intelligemment prédéfinies. 

Dans la famille des matériaux architecturés, il est possible d’inclure plusieurs typologies d’architectures, telles que par exemple :

• les matériaux dits “hybrides”, qui font coexister des matières premières organiques et inorganiques. Cette synergie offre ainsi des propriétés nouvelles. Afin d’illustrer par des exemples concrets, ces matériaux peuvent être utilisés pour le stockage de principes actifs, ou encore pour le transfert d’énergie magnétique, électronique ou photo-physique. 
• les matériaux à gradients de composition (éventuellement connus sous le terme anglais  “FGM Functional Gradient Materials”), se caractérisent par leur simple structure qui consiste en une évolution graduelle d’une surface à l’autre par un changement continu de la composition. Ce nouveau modèle de fabrication de pièces permet d’accéder à des propriétés et/ou fonctions qui ne pourront pas être possibles avec l’utilisation de matériaux classiques homogènes. 

Les apports des matériaux architecturés, pour un développement des applications industrielles

Les matériaux font l’objet de nombreux travaux de recherche, car comme évoqué plus tôt, leur sélection et le choix des matières représentent des étapes critiques de la production et de la conception. Aujourd’hui, les matériaux architecturés tendent à sortir des laboratoires et du monde académique pour trouver progressivement leur place au sein d’applications industrielles. En effet, l’émergence de cette nouvelle classe de matériaux est une opportunité pour de nombreux secteurs qui ont des besoins de matériaux aux propriétés spécifiques et qui font appel à la fabrication de matériaux “sur-mesures”. De plus, ces matériaux représentent une forme de matériaux avancés entendant le champ des possibles en intégrant notamment des dimensions multifonctionnelles et en incluant des propriétés variées telles que des propriétés d’amortissement, des propriétés barrières et amorphes, des propriétés anisotropes…etc. Pour finir, avec un exemple concret, il est possible notamment d’évoquer un des matériaux architecturés les plus connus qui est le Graphène avec ses propriétés électroniques, optiques, thermiques et mécaniques permettant des applications multiples, notamment dans le domaine de l’énergie.