Un nouveau laboratoire commun pour développer le procédé d’électrospinning

Alors que les technologies textiles traditionnelles utilisent l’action de forces mécaniques pour former et déposer les fibres, l’électrospinning, encore appelé électrofilage, est un procédé qui lui, utilise les forces électrostatiques. La fibre est formée, puis fortement étirée, avant d’être projetée à très grande vitesse sur un substrat grâce à l’action d’un champ électrique intense. Des fibres continues dont le diamètre est 100 à 1000 fois plus fin que celui d’un cheveu sont ainsi fabriquées et assemblées sous la forme d’un « mat », c’est-à-dire un textile non-tissé dont la structure aléatoire est semblable à un voile cotonneux. Cette méthode permet de fabriquer des fibres à la géométrie très précise, ainsi qu’augmenter leurs performances.

À Strasbourg, Michelin, le CNRS et l’Université de Strasbourg viennent d’inaugurer un laboratoire commun appelé « SpinLab » dédié à l’étude de ce procédé dans le but de fabriquer de manière optimisée des matériaux nanofibreux. L’enjeu du projet de recherche mené sera d’être capable de manipuler les nanofibres lors de leur dépôt à la manière d’un « tissage électrostatique ». À cet effet, les équipes étudieront les phénomènes physiques permettant, in fine, d’obtenir des matériaux dont la structure fibreuse n’est plus aléatoire, mais organisée dans les trois dimensions.

Ce travail collaboratif se déclinera selon deux axes. Une plateforme innovante d’électrospinning sera tout d’abord développée afin d’étudier les mécanismes physiques et physico-chimiques permettant d’obtenir des matériaux nanofibreux multi-composants dont la morphologie et la composition fibreuse sont contrôlées. Ensuite, l’objectif sera d’élaborer, par électrospinning et selon des voies respectueuses de l’environnement, des mats aux caractéristiques spécifiques afin de cibler des applications variées. Un focus particulier sera mis sur deux applications : l’hydrogène et la mobilité zéro-émission ainsi que les adhésifs.

Des perspectives prometteuses pour créer de nouveaux matériaux à usage critique

Pour Michelin, ces avancées permettront notamment de répondre à deux grands enjeux. Le premier concerne le renforcement structurel avec du mat obtenu par électrospinning permettant d’amincir les composites et ainsi d’améliorer leurs propriétés fonctionnelles tout en étant plus économe en matière. Et le second consiste à utiliser des membranes non-tissées pour leurs propriétés de perméabilité, de conductivité électrique… Celles-ci pouvant aussi être imprégnées d’agents actifs qui leur apporteraient des fonctionnalités supplémentaires.

« L’ouverture de ce nouveau laboratoire commun, avec le CNRS et l’Université de Strasbourg, consacré à la recherche sur l’électrospinning va venir renforcer un peu plus notre expertise commune sur ce procédé novateur, déclare Eric-Philippe Vinesse, Directeur de la Recherche et Développement et membre du comité exécutif du groupe Michelin. Il ouvre des perspectives nouvelles et prometteuses pour créer de nouveaux matériaux à usage critique, trouvant des applications dans la mobilité, mais également le médical, l’environnement ou l’énergie. Ces usages sont au cœur de l’ambition du groupe Michelin : créer un manufacturier de composites à haute valeur ajoutée qui changent notre quotidien. »

Au-delà des applications liées aux pneumatiques, ces recherches pourraient en effet trouver à terme des applications dans les domaines du médical avec la fabrication d’implants biomimétiques pour l’ingénierie tissulaire, ainsi que des pansements. Dans le secteur de l’environnement, ces travaux pourraient permettre de concevoir des filtres à air, des membranes de filtration liquide, et dans le domaine de l’énergie, ils pourraient servir à fabriquer des membranes de piles à combustible et des électrodes de super-condensateurs.

Une douzaine de jeunes chercheurs doctorants et post-doctorants devraient être formés grâce à cette collaboration. « Elle contribuera également aux formations de niveau master et ingénieur au travers de nouvelles opportunités de stages et de projets industriels pour les étudiants et de la mise en place d’une plateforme expérimentale unique à l’avant-garde de la technologie pouvant servir aux enseignements pratiques », souligne Michel de Mathelin, premier vice-président et vice-président Relations avec le monde socio-économique et valorisation de l’Université de Strasbourg.