Des chercheurs du Luxembourg, du Portugal et d'Angleterre recevront près de 8,5 millions d'euros du ERC pour explorer une classe unique de matériaux: les élastomères à cristaux liquides.
Abigail Okorodus
La subvention Synergie du Conseil européen de la recherche (ERC) encourage les collaborations entre chercheurs de haut niveau, leur permettant de s'attaquer à des problèmes de recherche fondamentale qu'aucun participant au projet ou qu'aucun scientifique et leurs équipes ne pourraient résoudre seuls.
Trois scientifiques - le professeur Jan Lagerwall (Université du Luxembourg), le professeur Maria Helena Godinho (Université NOVA de Lisbonne) et le professeur Eugene Terentjev (Université de Cambridge) - ont obtenu environ 8,5 millions d'euros dans le cadre de ce programme hautement compétitif pour le projet Alcemist (Atypical liquid crystal elastomers: from materials innovation to scalable processing and transformative applications). Ce projet, qui se déroulera jusqu'en 2031, vise à faire progresser la compréhension et l'application des élastomères à cristaux liquides (LCE), une classe unique de matériaux à mi-chemin entre l'état liquide et l'état solide.
«Les LCE présentent de nombreuses similitudes avec le caoutchouc ordinaire, mais contrairement à lui, ils se contractent et se dilatent de manière réversible en fonction des changements de température, et ce un nombre incalculable de fois», explique le professeur Lagerwall, coordinateur du projet Alcemist. Leur élasticité unique et leur capacité à changer de forme les rendent idéaux pour les muscles artificiels ou les actionneurs en médecine et en robotique douce. Pour mieux exploiter le potentiel considérable des LCE, le projet Alcemist se concentre sur une chimie innovante, de nouvelles techniques de traitement et de nouvelles applications, conformément à l'objectif du ERC qui est de promouvoir l'excellence scientifique.
«Nous sommes heureux que Luxinnovation ait pu soutenir le processus de candidature pour ce projet, qui est devenu la toute première subvention ERC Synergy du Luxembourg », déclare Francesca Borrelli, Senior Advisor European Funding à l'agence nationale de l'innovation.
Le ERC fait partie d'Horizon Europe, le principal programme de financement de l'UE pour la recherche et l'innovation.
Pour compléter le profil solide de l'équipe qui s'attaque aux défis scientifiques, le professeur Jan Lagerwall s'est adressé à Luxinnovation, le point de contact national d'Horizon Europe, pour obtenir des conseils supplémentaires sur la soumission de la proposition et la préparation de l'entretien. Cela montre que l'utilisation optimale des services de soutien nationaux disponibles peut contribuer à la réussite.
Les LCE sont actuellement des matériaux de niche, coûteux et dérivés du pétrole. L'initiative de recherche vise à changer cela. «Tout d'abord, nous voulons passer des produits chimiques dérivés du pétrole ou des hydrocarbures, actuellement utilisés pour fabriquer les LEC, à des matières premières d'origine végétale ou animale», explique le professeur Lagerwall. L'équipe s'intéresse à des matériaux naturels abondants comme la cellulose (issue des plantes) et la chitine (provenant des carapaces de crevettes et des insectes). «L'important ici est que tous ces matériaux sont d'origine biologique. On peut même les trouver dans de nombreux déchets, ce qui signifie que notre objectif est de réduire considérablement le coût des LCE et de les rendre durables», ajoute-t-il.
Mais la durabilité ne s'arrête pas à la source. Les caoutchoucs conventionnels, et la plupart des LCE actuels, sont notoirement difficiles à recycler en raison de liaisons chimiques permanentes qui rendent difficile la modification de leur forme détendue, c'est-à-dire la forme qu'ils prennent lorsqu'on ne les étire pas ou qu'on ne les comprime pas. Pensez aux élastiques ou aux ballons en caoutchouc qui ne peuvent pas être recyclés. Alcemist s'attaque de front à ce problème. «Nous voulons passer à un type de chimie différent qui permette réellement d'ouvrir à nouveau ces liaisons, ce qui signifie qu'on peut le retraiter, le recycler, le remodeler», note Lagerwall. Cette avancée pourrait changer la donne pour les principes de l'économie circulaire dans la science des matériaux.
Les scientifiques étudient également des méthodes de traitement entièrement nouvelles. «Pour l'instant, les élastomères à cristaux liquides sont une sorte de curiosité académique », admet Lagerwall. «Ils n'existent que dans les laboratoires de recherche. Et nous voulons changer cela. Les échantillons actuels sont minuscules, d'un centimètre environ, et leur production peut demander un effort considérable », déclare-t-il, soulignant les limites actuelles. L'idée est d'introduire une nouvelle manière de traiter le matériau précurseur des ECL qui permette une production à très grande échelle, tant en taille qu'en quantité, ouvrant la voie à une adoption généralisée.
L'équipe explore également plusieurs nouvelles applications intéressantes, étant donné que les LCE sont capables d'agir lentement à des stimuli (naturels) relativement faibles et à changer de forme. Elles ne nécessitent pas non plus beaucoup d'énergie pour fonctionner dans certaines applications, par rapport à une utilisation en robotique par exemple. Voici quelques-unes des applications étudiées par le groupe de recherche:
Outre les trois scientifiques aux parcours différents, Alcemist s'enorgueillit d'un réseau international de collaborateurs originaires des États-Unis, d'Écosse, du Minnesota, de Corée, de Chine et du Canada, dont les activités vont des simulations de matériaux pilotées par l'IA aux mathématiques appliquées en passant par le développement d'applications. En réunissant plusieurs disciplines, le projet illustre l'intérêt de rassembler des compétences variées.
«J'adore le travail interdisciplinaire et j'ai une longue expérience de collaboration avec des personnes issues de domaines complètement différents. L'idée ici est que Lisbonne, Cambridge, Luxembourg, deviennent une sorte de laboratoire étendu et intégré, ce qui profitera également à nos chercheurs post-doctoraux et à nos doctorants», il partage.
Aux chercheurs qui envisagent de bénéficier de la même subvention Synergie de l'ERC, le professeur Lagerwall, qui est désormais également ambassadeur du réseau ERC, conclut par un conseil précieux: «Si vous avez une excellente idée, foncez. Assurez-vous de commencer tôt afin de pouvoir intégrer les retours reçus dans la proposition et le projet. Un esprit ouvert, des idées originales et, bien sûr, du courage sont importants.»
