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Bio-inspired Coacervate Extruded Materials

Description du projet

Imiter la nature pour transformer les matériaux

Les fils produits par les vers de velours et le bec du calmar, tout comme la soie d’araignée, possèdent des propriétés remarquables. Ce n’est que récemment que les biologistes ont réalisé que tous ces matériaux naturels avaient un point commun: leur élaboration débute sous forme de coacervats (des gouttelettes riches en matières organiques formées par séparation de phases liquide-liquide), qui jouent un rôle important dans la formation des fils. S’appuyant sur le succès des recherches antérieures ayant débouché sur le développement de coacervats synthétiques bio-inspirés, les chercheurs du projet CoaExMatter, financé par l’UE, mettront au point des systèmes de matériaux uniques en extrudant des coacervats synthétiques. Ce traitement bio-inspiré par extrusion de coacervats conduira au développement de nouveaux matériaux et de fibres, tiges ou échafaudages hautement performants, destinés à la fabrication additive.

Objectif

The threads produced by velvet worms are remarkably sticky and stiff; the beak of a jumbo squid is extremely hard; and spider silk is incredibly tough. The extraordinary material properties found in these natural systems have been of interest to researchers for a long time. However, only recently, biologists discovered that a crucial element in the processing of many of these materials are coacervates, which are concentrated macromolecular phases that form upon liquid liquid phase separation from the initial solution. An understanding is emerging that the liquid coacervate phases enable extrusion of the material and allow for conformational changes within the material before solidification. Thus, the coacervate nature is crucial for obtaining extraordinary property profiles in these natural materials.

Here I propose to mimic this environmentally benign processing of coacervate extrusion for the development of completely new synthetic materials. Previous work in my group has led to the development of bio-inspired synthetic coacervates with well-controlled architecture and composition, and of various tools to study their mechanics. Here, I will take advantage of this expertise to develop unique material systems by extruding synthetic coacervates and by using the induced mechanical stress to obtain alignment and conformational changes.

Analogous to the wide variety of materials found in natural systems that commence as a coacervate, this processing principle may be applicable to a wide variety of synthetic material classes. In this research program coacervate extrusion will be used to produce fibers, rods or scaffolds composed of: polyelectrolyte complexes, liquid-crystal elastomers, peptide-polymers, protein-polymers and nanocomposites.

This bio-inspired processing principle of coacervate extrusion will lead to materials with unexplored property profiles and holds great promise for the development of novel high performance materials obtained by green processing.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

ERC-COG - Consolidator Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2019-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

RIJKSUNIVERSITEIT GRONINGEN
Contribution nette de l'UE
€ 2 000 000,00
Coût total
€ 2 000 000,00

Bénéficiaires (1)