Nacre

Prisée pour ses reflets irisés, la nacre connait ou a connu de nombreux usages : confection de boutons, et dans les années 1920 à 1950 pour la fabrication de boutons d'accordéon. Confection de bijoux fantaisistes, production de rouge à lèvres nacré intégration dans de nombreux bibelots, objets utilitaires et religieux ; en sculpture réaliste, la nacre a servi à représenter le blanc des yeux. élément de marqueterie ou encore de la tabletterie. utilisation en chirurgie réparatrice osseuse utilisation (autrefois) pour la fabrication d'implants dentaires, comme dans la civilisation maya.

Nacre est composée de plaquettes hexagonales d'aragonite (une forme de carbonate de calcium) de 10 à 20 µm de largeur et 0,5 µm d'épaisseur disposées en une lame parallèle continue. Selon l'espèce, la forme des comprimés diffère; à Pinna, les comprimés sont rectangulaires, avec des secteurs symétriques plus ou moins solubles. Quelle que soit la forme des comprimés, les plus petites unités qu'ils contiennent sont des granules arrondis irréguliers. Ces couches sont séparées par des feuilles de matrice organique (interfaces) composées de biopolymères élastiques (tels que la chitine, la lustrine et les protéines de type soie). Ce mélange de plaquettes cassantes et de fines couches de biopolymères élastiques rend le matériau solide et résilient, avec un module de Young de 70 GPa et une limite d'élasticité d'environ 70 MPa (à sec). La résistance et la résilience sont également susceptibles d'être dues à l'adhérence par l'agencement "en briques" des plaquettes, qui inhibe la propagation transversale des fissures. Cette structure, couvrant plusieurs tailles de longueur, augmente considérablement sa ténacité, la rendant presque aussi solide que le silicium. La variation statistique des plaquettes a un effet négatif sur les performances mécaniques (rigidité, résistance et absorption d'énergie) car la variation statistique précipite la localisation de la déformation. Cependant, les effets négatifs des variations statistiques peuvent être compensés par des interfaces avec une forte déformation à la rupture accompagnée d'un écrouissage. D'autre part, la résistance à la rupture de la nacre augmente avec des variations statistiques modérées, ce qui crée des régions difficiles où la fissure est épinglée. Mais, des variations statistiques plus élevées génèrent des régions très faibles qui permettent à la fissure de se propager sans trop de résistance entraînant une diminution de la ténacité à la rupture. La nacre semble irisée car l'épaisseur des plaquettes d'aragonite est proche de la longueur d'onde de la lumière visible. Ces structures interfèrent de manière constructive et destructive avec différentes longueurs d'onde de lumière à différents angles de vision, créant des couleurs structurelles. L'axe c cristallographique pointe approximativement perpendiculairement à la paroi de la coque, mais la direction des autres axes varie entre les groupes. Il a été démontré que les comprimés adjacents avaient une orientation sur l'axe c radicalement différente, généralement orientée de manière aléatoire à environ 20 ° de la verticale. Chez les bivalves et les céphalopodes, l'axe b pointe dans la direction de la croissance de la coquille, tandis que chez le monoplacophora, c'est l'axe a qui est ainsi incliné. L'emboîtement des briques de nacre a un impact important à la fois sur le mécanisme de déformation ainsi que sur sa ténacité. De plus, l'interface minéral-organique améliore la résilience et la résistance des couches intermédiaires organiques.

« La nacre est formée d’une juxtaposition régulière de couche de tablettes d’aragonite de 0,5 μm d’épaisseur, soudées par un ciment organique de 20 nm d’épaisseur. Les composés organiques associés à la nacre sont localisés autour des tablettes de nacre, mais aussi à l’intérieur des cristaux. Ils sont impliqués dans l’initiation de la précipitation du minéral (nucléation), dans la régulation de la croissance, dans la détermination du polymorphe cristallin, comme dans l’organisation microstructurale du biominéral. Même si la composition et les fonctions de cette matrice organique ne restent encore que partiellement connues, de nombreux travaux ont permis de décrire certaines de ces molécules » (MB, p. 4). Les données scientifiques sur la nacre et sa matrice organique calcifiante proviennent principalement de l'étude de mollusques Pinctada pour les bivalves ptériomorphes et des espèces d'Haliotis pour ce qui concerne la nacre sécrétée par les gastéropodes (MB, p. 3), puis de l'étude d'un grand bivalve paléohétérodonte Unio pictorum et du Nautilus macromphalus, un nautiloïde appartenant à un ordre très ancien de céphalopodes. Selon ces données : la nacre résulte d'un processus de biotransformation de minéraux en structures minérales rigides (biominéralisation), à partir d'une matrice formée de protéines spécifiques (MB). Elle résulte de la superposition régulière de couches de conchyoline, de cristaux d'aragonite et de traces d'eau et de divers ions dont la disposition particulière provoque une interférence des radiations lumineuses lui donnant son aspect irisé. c'est un des 60 types différents de biominéraux (dont 17 chez les mollusques) connus synthétisé par des organismes actuellement vivant (des bactéries aux mégastructures coralliennes) (MB). La nacre présente des caractéristiques mécaniques et physicochimiques particulières très différentes des autres biominéraux souvent à base de carbonate de calcium dont la animaux produisent de nombreux « polymorphes cristallins » (MB). c'est un matériau relativement résistant aux acides et à la chaleur, qu'on ne sait pas reproduire, comme plus généralement la biominéraliation et tous les processus biochimiques pouvant conduire à la production, l'entretien et la protection d'une coquille de mollusque) et dont les caractéristiques intéressent les biochimistes et la biomimétique. sa qualité et le type de formation de la nacre varient selon les espèces et lors des étapes de l'évolution. Substance organique, la conchyoline est présente en très petite quantité dans la nacre (environ 4 à 6 %) et détermine sa structuration en servant de « ciment » aux cristaux d'aragonite qui en représentent 90 %. La nacre est constituée de petits cristaux d’aragonite de 500 nm d’épaisseur empilés séparés par une couche très fine (environ 50 nm) de protéine qui assure la ténacité de l’ensemble. les protéines contribuant à former la nacre produisent du carbonate de calcium sous forme aragonite ; il semblerait que la partie soluble de ces protéines soit responsable de la formation du cristal, alors que la partie insoluble en déterminerait la densité, la taille et la quantité. La nacre résiste mieux aux acides que la coquille. Elle se reconstitue après avoir été percée ou abîmée chez un coquillage vivant.