Démystifier les matériaux avancés : les bâtisseurs silencieux de demain

Dans l’effervescence des avancées technologiques, il est une révolution discrète, mais d’ampleur comparable à celle de l’intelligence artificielle ou de l’électronique de pointe : celle des matériaux avancés. Moins médiatisés, ils n’en restent pas moins les catalyseurs d’innovations durables et des réponses concrètes aux défis environnementaux de notre époque.

Un nouveau paradigme au cœur de l’innovation

Les matériaux avancés s’imposent comme des piliers de l’innovation contemporaine, bousculant les frontières des matériaux traditionnels par leur performance exceptionnelle, et se distinguent pour leurs performances supérieures, qui répondent aux exigences rigoureuses de l’industrie moderne. « Ce sont des matériaux qui, émanant de notre compréhension de la science et du génie des matériaux, ouvrent la porte à des applications ciblées », explique Jason Robert Tavares, professeur titulaire au département de génie chimique de Polytechnique Montréal. 

Ils incarnent un changement de paradigme où les matériaux ne se contentent plus de répondre à des besoins, mais les anticipent et les façonnent. Il précise que « quelques ‘tweaks‘ (petites manipulations) appliqués sur un matériau de base peuvent le transformer en matériau ‘avancé’ s’ils répondent à une nouvelle fonction que le matériau de base ne pouvait assumer ». Cette vision élève l’innovation actuelle à un niveau où la performance et l’application ciblée des matériaux sont fondamentales.

La science des matériaux : perspectives et avancées

Ces matériaux avancés, résultant d’une combinaison de recherche fondamentale et appliquée, ouvrent de nouvelles perspectives pour un large éventail d’applications, allant de l’ingénierie des transports à la médecine régénérative. Leur potentiel réside non seulement dans leurs propriétés intrinsèques, mais aussi dans leur capacité à être adaptés et optimisés pour répondre aux besoins spécifiques de divers secteurs industriels.

« Il est primordial (que les matériaux) soient conçus avec une réflexion sur leur cycle de vie dès le départ. »

– Jason Robert Tavares, professeur titulaire au département de génie chimique de Polytechnique Montréal

Le progrès relatif aux matériaux avancés a conduit à des développements révolutionnaires tels que les nanotechnologies, qui exploitent les propriétés uniques des matériaux à l’échelle nanométrique : « Prenons un bloc de cuivre ; il conduit bien l’électricité et la chaleur, et ses propriétés n’évoluent pas vraiment dans le temps, à l’exception d’une mince couche d’oxyde qui se développera au contact de l’air. En contraste, si l’on prend la même quantité de cuivre sous forme de nanoparticules, ses propriétés seront diamétralement opposées », explique le professeur Tavares.

Ces avancées ouvrent de nouvelles perspectives dans des domaines tels que l’électronique, la médecine et l’énergie, offrant des solutions innovantes à des problèmes complexes. Le professeur Tavares ajoute que « ce sont ces propriétés différentes qui sont exploitées dans les combustibles solides utilisés pour propulser des objets en orbite comme les navettes spatiales ».

Les matériaux avancés, caractérisés par des performances exceptionnelles, jouent ainsi un rôle central dans le développement de solutions face aux défis contemporains. 

Une révolution sous le signe de l’écoresponsabilité

L’essor des matériaux avancés ne se contente pas de repousser les frontières technologiques, il s’inscrit aussi dans une démarche éthique et écoresponsable.

La production et l’utilisation des matériaux avancés posent des questions éthiques et environnementales significatives. De la mobilité plus écologique aux bâtiments auto-régulés, les applications des matériaux avancés sont multiples et transformatrices. Ils facilitent la transition vers des technologies plus durables et plus efficaces.  De fait, les défis liés à l’exploitation des ressources et au recyclage de ces matériaux nécessitent une attention particulière. « Il est primordial qu’ils soient conçus avec une réflexion sur leur cycle de vie dès le départ », de souligner Jason Robert Tavares. Cette perspective force une prise de conscience des implications de leur usage et de leur fin de vie, incitant à investir une innovation centrée sur l’écoresponsabilité et le développement durable. 

Ainsi, ces matériaux permettent d’imaginer un futur où la technologie et l’écologie coexistent en harmonie, repoussant les frontières du possible. « Ces matériaux ouvrent des perspectives transformationnelles, où la technologie s’harmonise avec l’écologie », poursuit le professeur. Cette symbiose suggère un avenir où les limites du possible sont constamment redéfinies, ouvrant la voie à des innovations autrefois inaccessibles.

L’écoresponsabilité au cœur du progrès québécois

L’écoresponsabilité est au cœur de l’innovation des matériaux avancés. Au Québec, la collaboration entre l’industrie, les universités et les centres de recherche a engendré des avancées notables dans ce domaine, propulsant la province au rang de leader dans le secteur à l’échelle internationale. PRIMA Québec, par exemple, est un acteur clé qui soutient la recherche et le développement de solutions de matériaux innovantes et durables, illustrant l’engagement de la région envers un progrès technologique respectueux de l’environnement.

Le Québec se positionne comme un leader mondial dans le domaine des matériaux avancés, grâce à son expertise en recherche et développement, ainsi qu’à son engagement en faveur de l’innovation durable. Les collaborations entre l’industrie, les universités et les organismes gouvernementaux ont permis de créer un écosystème dynamique qui favorise l’émergence de nouvelles technologies et de nouveaux produits.

Ces matériaux, dont l’avènement résulte d’une compréhension affinée de la science et du génie des matériaux, se caractérisent par des propriétés exceptionnelles, souvent conçues pour des applications spécifiques. Ils sont au cœur d’un nouveau chapitre de l’innovation, jouant un rôle pivot dans le développement de solutions aux défis contemporains.

En envisageant l’avenir, Jason Robert Tavares voit un monde où « les matériaux avancés s’attaqueront aux défis interconnectés de l’eau, de l’énergie, de l’alimentation et de la santé humaine ». Ces domaines, fondamentaux pour le bien-être humain, sont le théâtre de développement de matériaux innovants qui visent à établir un équilibre entre la croissance technologique et la préservation de l’environnement. Les matériaux avancés représentent ainsi une intersection critique entre le progrès technique et les aspirations sociétales.

[Dossier] La révolution des matériaux avancés : les grands défis

Crédit Image à la Une : Archives et Vinkfan (depositphotos)