Les insolites
Le dioxyde de titane est un pigment minéral de synthèse utilisé notamment en peinture pour obtenir la couleur blanche. Autre atout, sous certaines conditions, il entre en réaction avec les UV (photocatalyse) pour élimer les oxydes d’azote (NOx) qui participent à la pollution de l’air. Mais … c’est une nanoparticule et des scientifiques montent au créneau pour en dénoncer les risques pour la santé humaine.Faut-il pour autant renoncer aux qualités des peintures blanches contemporaines ?
Non ! Grâce aux Cyphochilus, un coléoptère d’origine asiatique.
Plusieurs équipes de chercheurs se sont penchées sur la structure de sa carapace. Les uns (Universités de Cambridge - Angleterre et Aalto - Finlande) s’en inspirent pour créer un blanc ultra-blanc, les autres (Université King Abdulla - Arabie Saoudite) pour un noir intense ! Tout est question d’écailles et de lumière. Dans le premier cas, elle est réfléchie, dans le second, elle est absorbée.
Le blanc
La qualité d’un blanc augmente avec la qualité de réflexion de la lumière sur l’ensemble du spectre visible. Plus elle est régulière, plus le blanc est intense. Cette blancheur est une des propriétés que confère l'ajout du dioxyde de titane.
Chez ce scarabée, c’est la structure même de petites écailles de chitine qui démultiplie une dispersion aléatoire de la lumière pour donner un blanc particulièrement brillant. L'effet peut être copié en ajoutant aux peintures des micro-membranes de cellulose, une matière économique, abondante et saine. Leurs diamètres et leur quantité influencent l’opacité de la couleur et l’intensité du blanc. Actuellement, les chercheurs travaillent à l’optimisation de ces nano-membranes qui se présentent sous forme de petits brins comme des spaghetti. Ils affinent également la « recette » au niveau de la cohésion, l’intensité, la charge, .... Tant les peintres que les occupants des locaux auront tout à gagner du point de vue de la qualité de l'air avec cette peinture biosourcée.
La vidéo ci-dessous (en anglais) présente les caractéristiques de la carapace et d'autres de ses applications dont le papier, le plastique, ...
Le noir
Si la géométrie des écailles augmente la surface de réflexion, elle augmente de la même manière la surface d’absorption de la lumière si l’orientation de la structure est inversée.
Pour obtenir du noir, les chercheurs utilisent des nanoparticules d’or qui orientent la lumière et la piègent dans des micro-fosses structurelles (quasi 99% pour les longueurs d’ondes entre 400 et 1400 nm). Le procédé pourrait aussi être appliqué à la production d’énergie solaire, avec ces capteurs particulièrement absorbants. Dans un premier temps, il a permis de réaliser différemment de la lumière monochromatique.
La nature ne cesse d'être source d'inspiration pour des solutions technologiques innovantes ... le biomimétisme, c'est certain, a encore beaucoup à nous apporter !
Sources :
- « Bientôt une peinture écolo plus blanc que blanc... grâce à ces scarabées », Jean-Paul Fritz, 13/03/2018 18h43, www.nouvelobs.com
- « L'étonnante blancheur du scarabée », 18/01/2007 21:05, www.sciencesetavenir.fr
- « Le matériau le plus noir du monde inspiré d'un coléoptère... blanc », Nathalie Mayer, 27/10/2015, www.futura-sciences.com
Source de la photo utilisée à titre d’illustration : « Cyphochilus beetles » by Olimpia1lli, 28/02/2018, Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International license, commons.wikimedia.org