Du papier carbone au béton auto-cicatrisant, découvrez la pluralité des secteurs d'application des microcapsules.
Médicaments, crèmes, parfums, déodorants, lessives, boissons aromatisées,... Nombreux de nos essentiels du quotidien dissimulent des éléments invisibles au rôle fondamental : les microcapsules.
De 1 µm à plus de 1 mm, les microcapsules sont des particules d’une substance active solide ou liquide, emprisonnée dans une membrane. Cette dernière assure de nombreuses fonctions révolutionnaires, dont la protection de la substance active face à l’environnement (l’oxydation, la lumière, les changements de températures, etc.), le masquage du goût non désiré de la substance - pour le secteur alimentaire, et la maîtrise de son profil de libération. Pour parler plus concrètement, les microcapsules permettent ainsi d'allonger considérablement la durée de vie des principes encapsulés et offrent une libération bien mieux contrôlée de ces dernières. En effet, les capsules peuvent ‘éclater’ sur une longue durée (dans nos parfums par exemple), par un changement de paramètre extérieur, tel que le pH et la température (dans nos médicaments), ou encore sous une contrainte de frottement (dans nos lessives).
Aujourd’hui et depuis la fin des années cinquante, c’est le domaine de la pharmaceutique qui s’est rendue maîtresse de cette technologie : pour la protection des médicaments jusqu’à leur activation dans une partie précise du corps, et la libération prolongée de ces derniers afin d’éviter une prise quotidienne. Mais l’idée de la microencapsulation ne provient pas des pharmaciens, ni des chimistes pour la cosmétique. Ces derniers la doivent à l’industrie du papier, plus particulièrement à un certain Barrett Green et son brevet US2730456A publié en 1956.
À l’époque de nos grands-parents, seule l’utilisation du papier carbone entre deux feuilles vierges permettait de faire des copies d'un document dactylographié ou écrit à la main. Un procédé long, coûteux et pas toujours très propre… C’est donc pour faciliter ce processus de copiage que Barrett Green, membre de la National Cash Register Company (NCR), a eu la brillante idée de fabriquer du papier contenant directement de l’encre microencapsulée se libérant sous pressage et ne nécessitant alors par de papier carbone supplémentaire. Il suffisait alors à l'écrivain ou au dactylographe d'exercer une pression sur un premier papier pour dupliquer ce qui était écrit ou tapé sur une deuxième feuille de papier.
Ce type de papier autocopiant est devenu incontournable dans le monde des affaires jusqu’à ce que son utilité soit diminuée par la photocopieuse et, plus tard, l'imprimante informatique. Cependant il persiste encore aujourd’hui pour la copie de formulaires, et vous rappellera sûrement des rendez-vous médicaux et administratifs.
En prenant conscience du potentiel de cette technologie, Green et la NCR ont ensuite appliqué la microencapsulation à la création de publicités "scratch-and-sniff", qui fut ensuite reprise par l’entreprise Dayton Power & Light Company. Celle-ci envoyait des cartes libérant une odeur de gaz naturel une fois grattées - bien plus agréable que les fé plus tard dans certaines cours de récré…
Le processus à finalement traversé les laboratoires et a été adapté pour être utilisé dans de nombreux autres secteurs aujourd’hui. Des recherches sont notamment activement menées autour des matériaux auto-cicatrisants, tel que le béton autoréparant, où l'emploi de microcapsules semble être une voie très prometteuse pour colmater in situ les microfissures et ainsi résoudre les problèmes de durabilités des structures bitumineuses.
Scott R. White et ses collègues de l'Université d’Illinois sont les premiers à avoir mis au point une technologie d'auto-réparation autonome de matériaux polymères basée sur la technologie de Barrett Green, publiée d'abord dans le journal Nature en 2001, puis brevetée en 2006 (WO2006121609A1).
Depuis l’impression papier, les microcapsules ont donc migré jusqu’à trouver leur place dans des produits très dissemblables, qui exploitent différemment leurs propriétés. Et ces dernières n’ont pas fini de faire parler d’elles. Les chercheurs s’amusent encore à perfectionner ces billes micrométriques afin de les utiliser comme vecteur pour un monde plus durable.