Comment améliorer la capacité des batteries ? En s’inspirant des feuilles d’arbres !

La nature, quand on sait s’en inspirer adéquatement, peut rendre bien des services… Une recherche internationale dirigée par Bao-Lian Su, professeur au Département de chimie de l’UNamur, vient encore de le prouver. Elle a fait l’objet d’une publication dans la prestigieuse revue Nature Communications.

Bao-Lian Su a élaboré, avec sept collègues provenant de plusieurs autres Universités, des matériaux bio-inspirés, comprenez inspirés de la nature, pouvant améliorer certaines fonctions bien précises. « Cela fait longtemps que je travaille sur les feuilles et que je m’en inspire pour en faire des matériaux », explique le professeur, « avec leurs nervures, elles fonctionnent en réseau de manière optimisée et c’est cette capacité que nous essayons de reproduire ».

Le fruit d’une longue évolution

Cette capacité à travailler en réseau de manière hiérarchisée et optimisée, on la retrouve également dans le fonctionnement des reins, des poumons, du foie ou encore dans le système sanguin. « La nature a mis des milliards d’années à la perfectionner et ces systèmes sont aujourd’hui optimaux pour exercer des fonctions bien précises : filtrer ou véhiculer le sang, fournir notre organisme en oxygène, etc ». En parallèle à ce fonctionnement naturel, le professeur Bao-Lian Su s’est par ailleurs inspiré d’une loi empirique mise en avant par Cecil D. Murray, en 1926, sur le fonctionnement vasculaire (celle-ci stipule qu’à chaque bifurcation du système vasculaire, le rapport du diamètre des branches et l'angle qu'elles font entre elles sont liés, NDLR). « Mais cette loi, empirique, était limitée pour certaines utilisations. Elle ne pouvait s’appliquer dans le cas de transport de masse sans perte de matière, j’ai donc tenté d’en élaborer une nouvelle », explique le chimiste qui a donc mis au point un nouveau modèle s’appliquant à tous les procédés décrivant une situation réelle, avec variation de matière (comme dans le cas de la circulation du sang dans le rein, par exemple). A partir de là, de nouveaux matériaux ont été créés : des matériaux bio-inspirés. « Il s’agit de fines feuilles de pur oxyde de zync, un matériau très fonctionnel et semi-conducteur », décrit Bao-Lian Su, « elles ont des effets notables sur le transport des électrons et des ions dans les batteries au lithium ».

Des batteries plus performantes

Cet effet au sein des batteries est à ce point optimisé que les résultats sont impressionnants : la capacité de stockage des batteries est multipliée par 25 ! Par ailleurs, l’usage de ces matériaux bio-inspirés augmente également la vitesse de chargement de ces batteries, ainsi que leur durée de vie. Une découverte importante, qui pourrait aboutir à des développements industriels très intéressants : en améliorant la capacité des batteries des voitures et des futurs avions électriques, par exemple. « On pourrait aussi, en s’inspirant de ces matériaux et de leur efficacité, imaginer des organes artificiels qui fonctionneraient de manière tout aussi optimale que les organes humains », se réjouit Bao-Lian Su. Cette recherche sur les matériaux bio-inspirés est menée depuis près de cinq ans par une équipe internationale, dirigée par le professeur de l’UNamur, en collaboration avec des chercheurs des Universités provenant de Chine, du Royaume Uni ou encore des États-Unis. Elle a fait l’objet d’une publication récente dans la prestigieuse revue Nature Communications.

Lien vers l'article dans Nature Communications: http://www.nature.com/articles/ncomms14921 

Contact : Bao Lian SU - +32 (0)81 72 45 31 - bao-lian.su@unamur.be
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