La mémoire de l'amidon | Techniques de l'Ingénieur

Les chercheurs de l’Inra de Nantes ont mis en évidence les propriétés de mémoire de forme de l’amidon, « actionnables » par la température ou l’humidité. Cette découverte ouvre la voie à l’élaboration d’objets « intelligents » à partir de matière premières amylacées, telles que des farines de céréales. Explications.

Les polymères à mémoire de forme « classiques » sont des molécules à structure complexe (souvent des copolymères) dont la synthèse chimique est difficile, coûteuse et souvent néfaste pour l’environnement. Leur utilisation est donc plutôt réservée à des applications à haute valeur ajoutée comme les matériaux biomédicaux, les traceurs de température, ou la micromécanique.L’étude de la transformation et des propriétés de matériaux amylacés à l’état vitreux, notamment leur capacité à stocker des contraintes résiduelles, a permis à des chercheurs de l’unité « Biopolymères, Interactions, Assemblages » de l’Inra de Nantes de mettre au point un procédé pour la fabrication de matériaux à mémoire de forme à base d’amidon. Ces travaux ont fait l’objet d’un dépôt de brevet en Europe et à l’international.L’amidon à mémoire de forme est mis en œuvre selon un cycle thermomécanique précis, obtenu par extrusion dans des conditions classiques (T=120 °C, teneur en eau de 25 %). Une première forme (par exemple, un cylindre torsadé lui est donnée à chaud, directement en sortie de filière, et figée par un refroidissement rapide. Une nouvelle forme temporaire (cylindre déplié dans l’exemple), lui est donnée par chauffage à une température supérieure à celle de sa transition vitreuse (température à laquelle un matériau rigide et cassant devient souple et déformable).

Des applications possibles dans l’agroalimentaire

Cette forme est figée par refroidissement à température ambiante, sous contrainte mécanique. La recouvrance de la forme initiale se produit spontanément si la température de l’objet devient supérieure à sa température de transition vitreuse, Tg (modulable par formulation dans une gamme de 0 à 100 °C). La recouvrance est obtenue quasi-instantanément par un chauffage micro-ondes, en quelques dizaines de secondes dans de l’eau chaude, ou encore en quelques heures par absorption d’eau en atmosphère humide.La mémoire de forme de l’amidon peut être exploitée pour des applications classiques des polymères à mémoire de forme, comme traceurs d’humidité/température intégrés dans des emballages de produits alimentaires. L’amidon étant comestible, des applications peuvent également être trouvées en agroalimentaire, par exemple pour le développement de nouveaux produits céréaliers à forme variable. Ces résultats ouvrent ainsi la voie pour la mise au point d’aliments ludiques et « intelligents » dont le stockage et le transport sous forme compacte seraient facilités. Ils pourraient ensuite se déployer spontanément lors de la préparation ou de la dégustation.

Une première forme (cylindre torsadé) est donnée à chaud, sortie de filière, et figée par un refroidissement rapide. La deuxième forme (cylindre déplié dans l’exemple) est donnée par chauffage à une température supérieure à celle de sa transition vitreuse, et figée par refroidissement à température ambiante, sous contrainte mécanique. La recouvrance de la forme initiale se produit spontanément si la température de l’objet devient supérieure à sa température de transition vitreuse – © Unité « Biopolymères, Interactions, Assemblages » de l’Inra-Nantes