Les 10 matériaux qui changent la donne et qui façonnent le monde de la conception et de la technologie en 2024

Imaginez un monde où les bâtiments guérissent de leurs propres fissures, où les champignons deviennent des meubles et où la mode peut aider à réguler la température de votre corps pour vous maintenir à l’aise quel que soit le temps qu’il fait. Il ne s’agit pas d’un chapitre d’un roman de science-fiction, mais de l’avenir proche des matériaux de conception qui devraient révolutionner nos vies en 2024. Du béton auto-cicatrisant aux plastiques issus de la bio-ingénierie, les innovateurs du monde entier repoussent les limites pour créer des matériaux qui non seulement remettent en question notre conception traditionnelle de la fonctionnalité, mais promettent également une durabilité et une efficacité sans précédent. Beaucoup de ces matériaux ne vous paraissent peut-être pas incroyablement nouveaux, mais les progrès réalisés dans leur production (et leur déploiement rapide) leur valent de figurer sur cette liste. Il ne s’agit pas de matériaux « inédits », mais plutôt de matériaux qui deviennent lentement et sûrement de plus en plus accessibles aux entreprises désireuses d’innover et d’apporter les dernières avancées au monde. Préparez-vous à entendre parler de plus en plus de ces matériaux à l’avenir, en raison de leur puissance radicale et du potentiel qu’ils représentent pour rendre la vie plus facile, les processus plus efficaces et le monde, espérons-le, plus vert et meilleur.

10. Nitrure de gallium (GaN)

Ce composé discret, souvent éclipsé par ses cousins silicium dans le passé, est sur le point de s’imposer comme l’un des dix matériaux qui changeront le cours des choses dans le domaine de la technologie. Imaginez une substance si polyvalente qu’elle pourrait à la fois réduire votre encombrant chargeur d’ordinateur portable en un accessoire presque sans poids et propulser les véhicules électriques vers des rendements sans précédent. C’est exactement ce que fait le GaN, grâce à sa remarquable capacité à supporter des tensions plus élevées et à dissiper moins de chaleur que le silicium – des caractéristiques qui nous font entrer de plain-pied dans une ère d’efficacité énergétique qui relevait autrefois de la science-fiction. Dans les laboratoires du monde entier, le GaN montre déjà ses muscles, non seulement dans le domaine de l’électronique de puissance, mais aussi dans les applications de radiofréquence où la vitesse est reine. Avec les réseaux 5G qui déploient leur potentiel dans les villes du monde entier, le GaN se tient prêt à jouer un rôle clé dans l’amplification des signaux avec une clarté et une précision inégalées jusqu’à présent. Mais ces prouesses techniques ne doivent pas faire oublier la bravade environnementale du GaN : il fonctionne plus froidement et gaspille moins d’énergie, ce qui se traduit par des systèmes de refroidissement plus petits et des solutions plus écologiques.

9. Le graphène

Cette merveille, épaisse d’un seul atome et pourtant plus résistante que l’acier, est sur le point de redéfinir notre approche de tout, de l’électronique à l’architecture. Imaginez un monde où votre smartphone se plie comme du papier sans se briser ou des bâtiments qui résistent facilement aux tremblements de terre ; il ne s’agit pas d’une rêverie fantaisiste, mais de l’avenir tangible promis par le graphène. Vénéré pour sa conductivité exceptionnelle, il devrait révolutionner les panneaux solaires en les transformant en éponges à lumière ultra-efficaces qui pourraient rendre l’énergie propre plus accessible que jamais. Imaginez des textiles imprégnés de ce matériau miracle – des vêtements capables de surveiller la santé ou même de recharger vos appareils en déplacement (nous connaissons déjà des tissus thermorégulateurs qui s’appuient sur les propriétés du graphène)… Mais ce qui distingue vraiment le graphène, c’est sa polyvalence – il ne se contente pas d’améliorer les produits existants, il ouvre la voie à des innovations dont nous n’avons même pas encore rêvé.

8. Points quantiques

Vous avez probablement entendu parler des points quantiques dans l’un des communiqués de presse de Samsung, LG ou Sony concernant leurs derniers téléviseurs… mais qu’est-ce que ces points quantiques exactement, et qu’est-ce qui les a fait entrer dans cette liste ? Les points quantiques (QD) sont des nanocristaux dotés de propriétés optiques uniques, ce qui les rend idéaux pour les technologies d’affichage de nouvelle génération. Ces minuscules particules semi-conductrices sont suffisamment petites pour présenter des propriétés mécaniques quantiques qui leur permettent d’émettre de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques lorsqu’elles sont excitées. Le résultat ? Des couleurs éclatantes et une meilleure efficacité énergétique dans les écrans, qu’il s’agisse de téléviseurs ou de smartphones. Alors que le monde se concentre sur les écrans à points quantiques (au détriment des écrans LCD et OLED traditionnels) en raison de leur incroyable vivacité et de leur réalisme, le potentiel de ces points s’étend bien au-delà des écrans, avec leur capacité à rendre les panneaux solaires BEAUCOUP plus efficaces, ainsi qu’à révolutionner (et à démocratiser) l’informatique quantique.

7. Alliages de métaux liquides

Si l’expression « alliages métalliques liquides » vous a immédiatement fait penser au T-1000 de Terminator 2, vous êtes en plein dans le mille. Imaginez une substance métallique aussi malléable que de la pâte à modeler, mais capable de conduire l’électricité mieux que le cuivre et de résister à des températures extrêmes sans transpirer. Les alliages métalliques liquides, composés principalement de gallium mélangé à d’autres métaux comme l’indium et l’étain, remettent en question nos notions mêmes de solidité et de permanence. Ces matériaux miraculeux peuvent être coulés dans des moules pour créer des pièces sans soudure pour des machines complexes ou être utilisés dans l’électronique flexible (pensez à la technologie portable ou à la robotique souple) qui se plie sans se casser – pensez à des smartphones pliables portés à un niveau entièrement nouveau. En outre, leurs propriétés d’autoréparation garantissent la longévité de produits qui, autrement, succomberaient à l’usure. Les chercheurs des secteurs mondiaux de la haute technologie s’interrogent sur la façon dont les alliages de métaux liquides pourraient révolutionner tous les domaines, des appareils médicaux – permettant des prothèses plus réactives – aux composants aérospatiaux qui peuvent supporter sans dommage les conditions volatiles de l’espace. Le potentiel de transformation est immense : les systèmes de stockage d’énergie deviennent plus efficaces, la robotique souple acquiert une flexibilité et une sensibilité sans précédent, et même les gadgets grand public sont plus élégants tout en étant plus durables.

6. Céramique avancée

Imaginez un monde où les moteurs tournent moins chauds et durent plus longtemps grâce à des composants en céramique imperméables à la chaleur et à l’usure ou où nos smartphones sont pratiquement indestructibles grâce à des écrans en céramique résistants aux rayures (Apple fait déjà des expériences avec sa technologie CeramicShield). Cette alchimie de nitrure de silicium, d’oxyde de zirconium et d’alumine est sur le point de briser les attentes – sans se briser elle-même – grâce à son rapport poids/résistance et à sa stabilité thermique inégalés. La brillance ne réside pas seulement dans ce que ces matériaux peuvent endurer, mais aussi dans leur étonnante capacité à conduire l’électricité ou à y résister entièrement, selon les besoins, une caractéristique qui les rend indispensables dans les appareils électroniques comme dans les panneaux solaires. À l’heure où les considérations environnementales occupent le devant de la scène à l’échelle mondiale, les céramiques avancées constituent un phare écologique pour le développement durable, leur durabilité permettant de réduire les déchets au fil du temps.

5. Nanocellulose

Dérivée de la cellulose, le polymère le plus abondant sur terre, la nanocellulose est un matériau miracle absolument respectueux de l’environnement. D’une largeur de l’ordre du nanomètre, les fibres de nanocellulose sont invisibles à l’œil nu, mais elles portent en elles l’avenir de la technologie durable. Pourquoi la nanocellulose fait-elle parler d’elle cette année ? Imaginez un matériau plus léger que le plastique, mais suffisamment robuste pour défier la domination de l’acier en matière de résistance à la traction – un véritable David au milieu des Goliaths industriels. Fabriquée par des méthodes qui décomposent la matière végétale au niveau cellulaire, la nanocellulose transcende ses humbles origines en affichant des propriétés telles que la biodégradabilité et la faible toxicité, tout en conservant une stabilité thermique remarquable et des qualités de barrière contre les gaz. Il n’est donc pas surprenant que les industries, de l’emballage à l’aérospatiale, s’efforcent de l’intégrer dans leurs produits pour obtenir une longueur d’avance en matière d’innovation respectueuse de l’environnement.

4. Mycélium

Essayez d’imaginer le mot « champignon » dans votre tête et je suis sûr que votre cerveau évoque l’archétype du pleurote ou du pleurote en bouton que la plupart d’entre nous connaissent et aiment. Cependant, ce petit organisme en forme de parapluie n’est qu’une infime partie de ce qu’est réellement un champignon. La partie qui émerge du sol n’est que le « fruit », qui contient les spores permettant à l’organisme de se propager… mais si vous regardez sous la surface, vous tomberez sur le mycélium, souvent considéré comme le véritable « corps » du champignon. Souvent des dizaines ou des centaines de fois plus grand que les minuscules fruits en forme de bouton eux-mêmes, le mycélium présente d’incroyables avantages. Il possède des propriétés similaires à celles du cuir, ce qui en fait une alternative végétalienne incroyablement adaptée au cuir d’origine animale, mais surtout, sa masse charnue et spongieuse a la capacité de croître à un rythme rapide, ce qui en fait un excellent substitut au polystyrène et à un grand nombre d’autres matériaux moulables. Le matériau à base de champignon se développe en se décomposant et en ingérant des déchets naturels (ce qui est un avantage en soi), il a la capacité de s’auto-guérir et de repousser rapidement et, surtout, il est entièrement naturel, ce qui le rend respectueux de l’environnement et intrinsèquement biodégradable. Cette grille biodégradable à usage unique en mycélium est un parfait exemple de la façon dont ce matériau pourrait révolutionner l’année 2024.

3. Bioplastiques et biocomposites

Si le mycélium ne remplacera pas complètement les matériaux moulables tels que les plastiques, les plastiques à base de pétrole subissent une rude concurrence de la part des polymères d’origine naturelle ou même des polymères qui intègrent des composites naturels. Les plastiques traditionnels sont dérivés du pétrole brut et sont notoirement incapables de se dégrader dans le sol, ce qui est à l’origine de pratiquement tous les problèmes imaginables de l’histoire moderne, qu’il s’agisse des décharges, des déchets océaniques ou de ces microplastiques gênants qui se retrouvent aujourd’hui chez l’homme et dans presque toutes les parties de la nature. Les bioplastiques sont dérivés de matériaux naturels (comme le maïs ou le chanvre), ce qui leur permet d’être moulés et fabriqués comme le plastique ordinaire, mais avec l’avantage supplémentaire d’être biocompatibles et dégradables. Les biocomposites, quant à eux, utilisent des matériaux de remplissage et des liants naturels pour créer une alternative au plastique qui est rigide, durable et résistante aux éléments extérieurs. Les biocomposites les plus courants que nous avons vus utilisent des déchets tels que le marc de café ou les cosses de céréales, qu’ils lient à des agents liants naturels pour créer de nouveaux matériaux dont les propriétés imitent différentes formes de plastique… mais avec l’avantage supplémentaire d’être respectueux de la nature et de réduire les déchets. Cette approche sans compromis de la science des matériaux fait des bioplastiques et des biocomposites un choix qui changera véritablement la donne en 2024… et peut-être aussi le plus facilement accessible !

2. Panneaux solaires transparents

Imaginez que les fenêtres de votre maison puissent capter l’énergie du soleil et alimenter votre maison en électricité. Ou, plus impressionnant encore, si la façade en verre de votre smartphone pouvait contribuer à le recharger lorsqu’il est exposé au soleil. L’avènement des panneaux solaires transparents fait peu à peu de ce rêve une réalité. Ces panneaux offrent des avantages par rapport aux panneaux traditionnels, car ils sont moins visibles et moins encombrants. Bien qu’ils soient relativement nouveaux et coûteux, les progrès technologiques en cours laissent entrevoir de futures réductions de coûts, ce qui les rendra plus accessibles. Les panneaux fonctionnent à l’aide d’une cellule solaire spéciale qui absorbe la lumière sans s’assombrir, ce qui permet de les intégrer dans des fenêtres et d’autres surfaces transparentes. Cette technologie, bien qu’elle n’en soit qu’à ses débuts, recèle un immense potentiel pour transformer l’utilisation de l’énergie solaire, en transformant effectivement n’importe quelle surface vitrée en source d’énergie. Les panneaux laissent passer la lumière visible tout en captant l’énergie des ultraviolets et des infrarouges proches, ce qui permet de produire de l’électricité sans dépendre uniquement de la lumière visible. Leur finesse et leur efficacité les rendent polyvalents pour diverses applications, de l’alimentation d’appareils à des bâtiments entiers, sans compromettre l’esthétique. Imaginez à quel point il serait incroyable de pouvoir garer votre voiture à l’extérieur et de retrouver une batterie de véhicule électrique complètement chargée !

1. Matériaux auto-cicatrisants

Peut-être le type de matériau le plus intéressant de toute cette liste, les matériaux auto-cicatrisants représentent une catégorie de matériaux qui peuvent se « réparer » au fil du temps, en inversant les dommages qui leur sont causés. L’application la plus évidente est le béton auto-cicatrisant, qui permet aux fissures et aux signes d’altération des bâtiments de disparaître comme par magie, augmentant ainsi la longévité des structures (en incorporant des éléments spécifiques tels que des fibres ou des capsules dans un mélange de béton contenant des solutions de réparation)… mais les applications technologiques sont également incroyables. Les peintures et revêtements auto-cicatrisants pourraient permettre aux rayures sur les voitures de disparaître automatiquement lorsqu’elles sont exposées à la lumière ou aux UV, et des progrès significatifs ont été réalisés dans le domaine des polymères et des verres auto-cicatrisants, ce qui pourrait rendre les dommages technologiques moins gênants. Imaginez que vous fassiez tomber votre téléphone et que la fissure ou l’éraflure se cicatrise et disparaisse avec le temps. Cela ferait une vidéo YouTube plutôt amusante de JerryRigEverything !

(Bonus) Titane

Bien que le titane ait été l’un des matériaux de prédilection pour la conception d’outils EDC et l’utilisation médicale, le fait qu’Apple et Samsung aient tous deux lancé des smartphones en titane l’année dernière a des implications massives pour le métal le plus résistant au monde. Bien sûr, en dehors de ces quelques utilisations dans l’électronique grand public, le titane existe depuis des décennies… alors pourquoi figure-t-il sur cette liste ? Le titane se trouve à un carrefour unique : il est léger, ridiculement durable et biocompatible (et donc hypoallergénique). Apple et Samsung ont également fait des merveilles pour la popularité de ce matériau. Attendez-vous donc à ce que le titane fasse de plus en plus d’apparitions dans les wearables haut de gamme, voire dans des produits bioniques tels que les BCI (interfaces cerveau-ordinateur) et d’autres produits passionnants que nous n’avons pas encore vus !