Nouveaux systèmes de protection bio-inspirés des écailles d'un poisson ancien : Polypterus

 

Hans Larsson

Université McGill

 

Domaine : matériaux

Programme projet de recherche en équipe

Concours 2014-2015

La nature produit des matériaux extrêmement efficaces, qui deviennent une importante source d'inspiration pour les ingénieurs. Pour ce projet nous proposons d'étudier en détail les structures et mécanismes d'une armure naturelle à haute performance : Les écailles du poisson Polypterus, avec pour objectif de développer de nouveaux systèmes de protections biomimétiques. Polypterus est un des derniers représentants de poissons protégés par des armures lourdes, apparus il y a 400 millions d'années à une ère ou des espèces maintenant disparues comme les Eurypterides (arthropodes géants) représentaient de formidables prédateurs.

Notre projet met en jeu la caractérisation morphologique complète des écailles du Polypterus (immunohistologie, MicroCT et nanoCT). La caractérisation mécanique à plusieurs vitesses de déformation sera combinée à des modèles d'éléments finis pour révéler les mécanismes responsables des performances des écailles pour éviter la pénétration par un objet pointu, les blessures contondantes et l'effondrement catastrophique du poisson. Cette étude biomimétique va mener à la conception, à la fabrication et à l'évaluation mécanique d'«écailles artificielles» fabriquées à partir de résines renforcées par des nanotubes ou à partir de céramiques obtenues avec des procédés de prototypage rapides à petites échelles.

Ces nouveaux matériaux vont trouver des applications dans les protections personnelles (militaire, industrie lourde ou équipement de sport), ou dans la protection de structures aérospatiales ou navales flexibles.