Dans le cadre d’une découverte surprenante, des chercheurs ont créé une nouvelle classe de matériaux appelés « gels vitreux », qui sont à moitié liquides, mais difficiles à briser, malgré leur apparence de verre.
Extensibles, étrangement adhésifs et capables de « s’auto-réparer » s’ils sont coupés, les propriétés surprenantes de ces gels les rendent potentiellement utiles pour une gamme d’applications plus large que les plastiques couramment utilisés, qui sont durs et cassants ou mous et se déchirent facilement. La recherche a été publiée dans Nature.
“Nous avons créé une classe de matériaux que nous appelons gels vitreux, qui sont aussi durs que les polymères vitreux, mais qui, si une force suffisante est appliquée, peuvent s’étirer jusqu’à cinq fois leur longueur d’origine, au lieu de se briser”, explique Michael Dickey, scientifique en matériaux. à l’Université d’État de Caroline du Nord (NCSU).
Le nouveau produit en gel est extrêmement résistant à la perforation
Mais comme pour de nombreuses découvertes scientifiques fortuites, l’objectif n’a jamais été de créer une toute nouvelle classe de substances. « Nous sommes tombés sur ces matériaux intéressants », dit-il lorsque le chercheur du NCSU, Meixiang Wang, expérimentait des ionogels, des matériaux constitués d’un polymère gonflé. avec un liquide ionique conducteur de l’électricité. Le F
Wang essayait de fabriquer des appareils extensibles et portables qui pourraient être utilisés dans un capteur de pression, d’autres appareils médicaux ou dans la robotique. En modifiant la composition, Wang a produit un gel qui ressemblait au début à un « morceau banal de plastique transparent et flexible », avant que des tests ne montrent qu’il était très dur – mais pas aussi cassant que d’autres plastiques courants.
“Une fois que nous avons réalisé qu’ils avaient des propriétés remarquables, nous nous sommes immédiatement lancés dans leur étude pour mieux les comprendre”, explique Dickey.
Les gels vitreux sont fabriqués à partir d’un liquide ionique, semblable à l’eau mais entièrement constitué de particules chargées, lui permettant de conduire l’électricité. Lorsqu’il est mélangé à un précurseur de polymère, le liquide pousse les chaînes de polymère, rendant le matériau souple et élastique. Dans le même temps, les ions sont également fortement attirés par les chaînes polymères, les empêchant de se séparer et d’acquérir la capacité particulière de s’auto-réparer.
“Le résultat final est que le matériau est dur en raison des forces d’attraction, mais est toujours capable de s’étirer en raison de l’espace entre les molécules. Les gels vitreux ne sèchent pas, même s’ils sont composés de 50 à 60 pour cent de liquide.” et des tests ont montré qu’ils ont une résistance à la rupture et une ténacité « énormes ».
Le matériau peut également « s’auto-guérir », se reformer s’il est coupé, et possède une sorte de mémoire qui permet à un gel étiré de conserver sa forme, puis de reprendre sa forme originale lorsqu’il est chauffé.
Bien qu’inhabituelles, ces propriétés régénératrices ne sont pas particulièrement nouvelles, en particulier dans les matériaux élastiques ressemblant à des gels. Récemment, des scientifiques ont réussi à fabriquer des matériaux typiquement rigides, tels que les métaux, le verre, les panneaux solaires et le béton, qui guérissent lorsqu’ils se brisent. S’ils sont commercialisés, des matériaux comme ceux-ci, qui peuvent se réparer eux-mêmes lorsqu’ils sont endommagés, pourraient contribuer à réduire les déchets dans les domaines de la construction, de l’électronique et de la mode.
Mais l’étrange combinaison de la nature extraordinaire des gels vitreux est quelque chose que les chercheurs souhaitent explorer davantage.
«La caractéristique la plus intrigante des gels vitreux est peut-être leur adhésivité», explique Dickey. « Nous comprenons ce qui les rend robustes et extensibles, [ma] nous ne pouvons que spéculer sur ce qui les rend si collants.
De toute évidence, des tests supplémentaires et une optimisation du « gel » sont nécessaires avant que ces gels puissent être utilisés dans la pratique, mais en pensant aux applications potentielles, Dickey affirme que les matériaux résistants qui conduisent l’électricité (comme le gel) sont utiles dans les batteries.
D’autres utilisations potentielles incluent l’impression 3D de matériaux de type plastique, en utilisant des techniques plus simples que le traitement par fusion – la méthode actuellement utilisée pour produire du plastique commercial à partir de résines de départ. Ce processus implique souvent l’expédition de produits vers plusieurs installations pour chaque étape de la production de plastique, tandis que les gels vitreux peuvent être injectés dans un moule et durcis à la lumière UV, de sorte qu’ils ne nécessitent qu’une seule lampe.
Mais avant de travailler sur des applications, Dickey affirme que son équipe souhaite mieux comprendre les bases de la formation de ces matériaux et pourquoi il semble y avoir une « relation magique » entre le solvant et le polymère qui crée les propriétés uniques des gels.
Grâce à notre chaîne Telegram, vous pouvez rester informé de la publication de nouveaux articles sur les scénarios économiques.
⇒ Inscrivez-vous de suite ⇐
