- Les alliages à mémoire de forme.

Depuis la création de l'alliage de titane et nickel appelé Nitinol en 1972, les matériaux à mémoire de forme n'ont cessé de se développer. Aujourd'hui, il existe une trentaine d'alliages capables de produire un "effet mémoire de forme". Cette propriété se traduit par le retour d'un matériau à sa forme originelle après sa déformation par une variation de température. Les déformations récupérables peuvent atteindre 10% de la dimension de l'objet. Il n'est plus question ici de simple dilatation thermique, mais d'une réorganisation des atomes au sein-même de l'alliage. L'effet de mémoire de forme implique un changement de phase entre une phase haute température appelée martensite et une phase basse température qualifiée d'austénite. Ce passage d'une phase à l'autre, appelé transformation martensitique, accompagne de manière continue la variation de température. En "éduquant" le matériau, il est possible de lui conférer l'effet mémoire souhaité. Les applications des alliages à mémoire de forme sont encore peu développées : activateurs électriques ou thermiques pour actionner un mécanisme (ouverture d'une vanne) ou pour informer du dépassement d'un seuil (détection de température). Le Thermomarqueur, premier produit grand public doté de mécanismes à mémoire de forme, sert à détecter les ruptures de la chaîne de froid dans l'agro-alimentaire et le paramédical.

- Les fibres textiles produites par biotechnologie.

Les applications du génie génétique, déjà fort nombreuses, ont des répercussions dont l'importance demanderait à être sérieusement envisagée, notamment sur le plan philosophique ou environnemental.  La connaissance du génome du mouton a permis de sélectionner les gènes impliqués dans la fabrication de kératine (le constituant de la laine), dans le développement des follicules pileux, dans la longueur de la mèche, dans la pigmentation, etc. Des chercheurs néo-zélandais ont déjà obtenu par manipulations génétiques des moutons produisant 5 à 10% de laine en plus. Il leur a suffit d'introduire dans le génome des animaux le gène d'un facteur de croissance s'exprimant spécifiquement dans le follicule pileux. Ces animaux transgéniques vont probablement jouer un rôle croissant dans l'avenir, d'autant que les techniques de clonage permettront de reproduire à l'identique et en série les animaux, en fonction des critères recherchés. On sait aussi greffer le gène de l'araignée codant la production de soie, dans le génome d'une bactérie, escherichia coli, qui se reproduit très rapidement. Il suffit ensuite de faire éclater le cytoplasme des cellules pour recueillir une matière prête à être filée. Les spécialistes des biotechnologies végétales travaillent de leur côté à la création de plantes textiles transgéniques : cotons plus doux, plus chauds, infroissables, irrétrécissables, naturellement colorés, etc.

- Les fibres de synthèse.

Depuis l'invention du Nylon, les fibres de synthèse n'ont cessé de se sophistiquer. La microfibre, développée dans les années 80 au Japon, est un fil fin et très résistant qui donne au tissu souplesse et légèreté. Un autre tissu, le Kelvinthermo, possède une matière thermochromique insérée dans le vêtement, qui contrôle l'absorption du rayon solaire en fonction de la température extérieure et régule la capacité d'isolation thermique du tissu.

Le "sway", quant à lui, est capable de changer de couleur selon la température ambiante, grâce à des colorants micro-capsulés mélangés à une substance sensible à la chaleur. Une société japonaise a même mis au point un tissu parfumé au nom évocateur de "fragrance de fleur". Plus utile, la société Bayer a créé un textile ininflammable, le Trévira CS, qui contient des éléments organiques phosphorés fixés directement à la chaîne moléculaire des polymères. On citera aussi les tissus fabriqués à partir de polymères produisant une réaction électrostatique qui évite la salissure. Les tissus d'hygiène, utilisés dans le domaine hospitalier, sont tissés avec des fils antibactériens qui empêchent le développement des bactéries.

- Les matériaux pour l'automobile.

Pour alléger les véhicules afin de diminuer leur consommation en carburant, les constructeurs automobiles substituent de plus en plus à l’acier des matériaux moins denses tels que l'aluminium, le magnésium et les composites. Des aciers spéciaux à haute limite élastique permettent de fabriquer des châssis 25% plus légers tout en étant 80% plus rigides. L’aluminium est utilisé pour la fabrication des pièces mécaniques, disques de freins, blocs moteur, etc. Des composites thermosplastiques plus légers encore servent à la fabrication des hayons et des portes. Le magnésium s'emploie pour les carters de boîte de vitesse et certains accessoires. Les équipements extérieurs font également largement appel aux matériaux organiques : ailes en thermoplastique, rétroviseurs et boucliers en plastique teinté dans la masse, éléments de plancher et de structure en fibre de carbone. L'utilisation de cette fibre hyper légère, aux excellentes propriétés mécaniques, est encore très réduite, son développement étant freiné par un prix trop élevé.

- Les plastiques biodégradables.

Les plastiques biodégradables ont la propriété de se dégrader en quelques mois tout en restant stables avant l'utilisation. Cette qualité permet de diminuer la quantité de déchets et la pollution que génère leur élimination par le feu. Les techniques de fabrication de ces plastiques sont multiples. Le Biopol, produit par la société Monsanto, est un polyester PHB (hydroxybutirate) obtenu par fermentation de sucre de blé ou de betterave. Pour limiter le coût de fabrication, les chercheurs travaillent aussi sur des plantes transgéniques qui pourraient synthétiser directement le PHB. Monsanto fabrique déjà en laboratoire des plastiques biodégradables à partir de variétés transgéniques de moutarde, de colza ou de soja. Il suffit d'identifier les gènes qui incitent certaines bactéries à métaboliser le sucre en plastique et de les injecter dans les cellules des plantes. Une approche différente a été suivie pour le BAK de la société Bayer, fabriqué cette fois à partir de polymères dont les chaînes moléculaires présentent des points faibles susceptibles d'être brisés ensuite par les bactéries. Les plastiques biodégradables sont utilisés aujourd'hui pour les objets de consommation courante, emballages, films, couverts jetables, couches-culottes, pots de yaourt. Leur succès dépendra largement de l'efficacité de leur compostage, qui nécessite une infrastructure permettant de contrôler le procédé en termes d'humidité et d'attaque par les micro-organismes.

- Les prothèses du futur.

Le recours aux matières plastiques pour remplacer les tissus biologiques endommagés est devenu chose courante. On dispose aujourd'hui d'artères en Téflon, d'articulations en polyéthylène ainsi que de peau en polyamide. Ces plastiques sont en fait des biomatériaux polymères (un polymère étant constitué de la répétition d'une même molécule tout au long d'une longue chaîne). Ils sont plus ou moins bien acceptés par l'organisme car le corps humain active ses défenses immunitaires en présence d'un corps étranger. Pour limiter ces réactions de rejet, on étudie des matériaux plastiques bioactifs capables d'émettre des messages chimiques qui leurrent le système immunitaire. Cette démarche a donné naissance à des plastiques copolymères (assemblage de molécules simples mais différentes les unes des autres). On les utilise par exemple comme cathéters pour réaliser une dialyse par exemple, ou pour fabriquer des lentilles intra-oculaires implantées lors d'une opération de la cataracte. A long terme on pourra remplacer certains organes (foie, pancréas) par des substituts biosynthétiques assurant les mêmes fonctions. Ces matériaux seront capables d’interagir avec les cellules vivantes et d'assurer une fonction active. Ils pourront suppléer à des déficits enzymatiques, hormonaux ou immunitaires.

Le caractère biodégradable de certains matériaux s'avère aussi un atout. Ainsi, des matériaux à base de polymères d'acide lactique remplacent avantageusement l'acier ou le titane pour immobiliser les fractures. Une fois l'os reconstitué, nul besoin d'une deuxième opération pour enlever l'attelle : le polymère d'acide lactique est progressivement dégradé, pour entrer finalement dans le métabolisme du corps humain comme s'il s'agissait d'un quelconque nutriment. De la même manière, la matière osseuse liquide fabriquée à partir d'un dérivé de cellulose, d'eau et de phosphate tricalcique est éliminée en quelques mois après avoir facilité la reconstitution d'un os endommagé.

Les matériaux composites sont fabriqués en noyant un renfort fait de fibres plus ou moins longues dans une résine organique (en général issue du pétrole). Ces fibres sont principalement en verre, en carbone ou en kevlar, mais peuvent aussi être en silice, en bore ou en polyéthylène. Dispersées dans la résine pour les matériaux peu solides de grande diffusion, elles sont intégrées en fils continus, voire même préalablement tissés, pour les matériaux à haute résistance dans lesquels elles peuvent représenter jusqu'à 60% du volume total. A la différence des métaux, les matériaux composites ne possèdent pas des propriétés équivalentes dans toutes les directions. Une fibre de carbone, par exemple, supporte sans problème une traction de plusieurs centaines de kilos mais se brisera au moindre effort destiné à la replier sur elle-même. Cette particularité ("l'anisotropie") explique les limites de l'utilisation de ces matériaux.

La fabrication de véhicules en multimatériaux constitue une véritable révolution culturelle et industrielle pour l'industrie automobile, dont tout le savoir-faire était axé sur la transformation de l'acier. Elle nécessite la maîtrise de matériaux nouveaux (composites et profilés d'aluminium) et de modes d'assemblage différents. Ainsi, la soudure au cordon de l'aluminium est-elle plus complexe que la soudure par points de l'acier. Cependant, la mise en forme des composites nécessite des investissements plus faibles que l'emboutissage de tôles, ce qui s'avère un avantage pour la production en petite série.