Voici un nouveau matériau à la fois élastique et résistant

Du point de vue du chimiste, un gel, c’est un réseau de longues chaînes de molécules diluées dans un fluido. De l’air, par esempio, dans le cas de ceux que l’on nomme les aérogels. Ou encore de l’eau pour les hydrogels. Ces derniers sont un peu partout dans notre vie de tous les jours. Ad esempio, dans les lentilles de contact dans lesquelles on trouve un hydrogel de silicone. Dans les couches de nos bébés ou dans les tovaglioli igienici, égallement. Et dans des capteurs de pH o temperatura. Même dans des batterie o supercondensateurs.

L’ennui, avec les hydrogels, c’est que l’eau qui les compose – parfois à plus de 99 percento – a tendance à s’évaporer. Pour contourer cet ostacolo a leur usage pratique, les chercheurs ont imaginé remplacer l’eau par ce qu’ils appellent des liquides ioniques. Parce que ceux-ci, justement, ne s’évaporent pas.

Les liquides ioniques, ce sont des sels constitués d’anions et de cations et non la température de fusion est généralement inférieure à la température ambiante. Ce sont de bons Conducteurs d’électricité. Il presente è anche un’alta stabilità elettrochimica e termica. Et il en esiste de nombreuses sortes aux proprietés chimiques et physiques différentes. De quoi imager synthétiser une foule d’ionogels — des gels, donc, pour lesquels le fluide est un liquide ionique — aux proprietés variées.

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Materie: di idrogel e ionogel

Jusqu’alors, ces ionogels présentaient toutefois des proprietés mécaniques peu avantageuses. Avec une fâcheuse tendance à se montrer cassants. Mais des chercheurs de l’université d’État de Caroline du Nord (États-Unis) sembra che aujourd’hui avoir trouvé la parade. Ils ont mis au point un ionogel liquide à près de 70% pourtant extrêmement résistant. Comprenez qu’il est capace di dissipare beaucoup d’énergie lorsque vous tenez de le déformer. Difficile, dans ces condition, de réussir à le casser.

Pour comprendre, il est utile de rappeler que pour durcir les hydrogels, les chercheurs avaient déjà imaginé ajouter ce qu’ils appellent des « rapporti secondari ». Des liaisons — de type ioniques ou hydrogène — qui pourraient se rompre puis se reformer au gré de la déformation. Ils avaient ainsi obtenu des gels present une résistance de rupture de l’ordre de la dizaine de mégapascals. Un peu comme le caucciù naturale o le cartilagini, en somme.

Les chimistes avaient alors pensé appliquer le même principe aux ionogels — dont la résistance de rupture ne dépassait pas le mégapascal. Mais le processus s’était avéré un peu trop complexe. C’est pourquoi les chercheurs de l’université d’État de Caroline du Nord ont choisi une autre voie, s’appuyant sur une copolymerisation.

À l’origine de ce nouveau matériau à la fois flexible et résistant, des monomères d’acide polyacrylique — celui que l’on retrouve dans les couches pour bébés — et de polyacrylamide — celui qui est utilisé lentils de contact. En les plaçant dans une solution de liquide ionique et en les éclairant avec une lumière ultraviolette, les chercheurs ont réussi à ottenere un copolymère composto à la fois d’acide polyacry, de polyacrylamidemionique et dului-liquee. Une manière, selon les chimistes, d’obtenir que « 1 +1 fasse 10 » ! Avec un nouveau matériau plus estensibile que l’acide polyacrylique et plus résistant que le polyacrylamide.

Mais que s’est-il passé pour en arriver là ? En principe, l’un des monomères est à l’origine d’un polymère peu solubili dans le liquide ionique impiegato. Au contraire, l’autre est très solubile. Ainsi, lorsque ces deux monomères copolymérisent dans les proportions appropriées, leur phase se sépare in situ. Su osservare la formazione di piccoli domini di polimeri peu solubili, reliés entre eux par un réseau caoutchouteux et solvaté. Ces domaines forment des liaisons hydrogène qui dissipent l’énergie. Alors que la phase riche en solvant autorise le matériau à de grandis déformations.

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De nombreuses applications potentielles pour ce nouveau matériau

La tecnica ouvre la voie à de nombreuses applications nouvelles. Comptant sur les proprietés presque à la carte de ces ionogels. Mais aussi sur le fait qu’ils peuvent être produits facilement et imprimés en 3D. Et qu’ils presentent des proprietés d’autoguérison et de mémoire de forme. Exposés à la chaleur, deux morceaux de ce matériau se colent en effet en formant des liaisons solides. De manière simile, une fois le matériau déformé, il suffit de le chauffer pour qu’il retrouve sa forme initiale. Le tout en quelques dizaines de seconds pour unae température de seulement 60 °C.

Enfin, les chercheurs notent que partant de monomères non toxiques, il pourrait même aujourd’hui devenir possible d’imaginer des ionogels résistants et biocompatibilis pour des applications dans le domaine de la santé.

Il video qui montre les proprietés étonnantes du nouvel ionogel développé par les chercheurs. © Michael Dickey, NC State University, YouTube