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L’amidon à mémoire de forme

Les chercheurs de l’unité "Biopolymères, Interactions, Assemblages" 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. Parmi les pistes déjà explorées : des traceurs d’humidité, de nouveaux produits alimentaires céréaliers à forme variable ou encore des implants résorbables

La recouvrance de forme peut être obtenue par prise d’eau des matériaux amylacés placés en atmosphère humide, tel que présenté sur la figure. La forme initiale F1 (impression en relief du sigle « INRA » sur des bandes extrudées) est totalement effacée par thermomoulage en un barreau de longueur 3,5 cm (2 minutes à 300 Bar et 120°C).
La recouvrance du sigle « INRA » se produit en 72h lors de l’hydratation des échantillons en humidité relative élevée (HR=97% à 20°C).. © Inra
Mis à jour le 04/06/2013
Publié le 11/01/2010

L’effet "mémoire de forme" caractérise l’aptitude d’un matériau à être déformé de manière stable et à retrouver sa forme initiale en réponse à un stimulus environnemental comme une variation de température.

A partir de l'amidon

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 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 : Shape memory composition comprising starch. EP2113369 - WO2009130215.

Des matériaux à forme temporaire

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, cylindre torsadé – cf. schéma) lui est donnée à chaud, directement en sortie de filière, et figée par 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 (*). 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.

 © Import
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Des usages diversifiés dans le biomédical ou l'agroalimentaire

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 serait facilités. Ils pourraient ensuite se déployer spontanément lors de la préparation ou de la dégustation.

(*) La température de transition vitreuse, Tv ou Tg en anglais, est la température à laquelle un matériaux rigide et cassant devient souple et déformable.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

Département(s) associé(s) :
Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire

En savoir plus

  • Chaunier, L. and Lourdin, D. 2009. The shape memory of starch. Starch/Stärke. Vol. 61 : 116-118
  • Véchambre, C., Chaunier, L. and Lourdin, D. 2009. A novel shape memory material based on potato starch. Macromolecular Materials and Engineering.Sous presse.