Les scientifiques de Taïwan ont développé un nouveau matériau qui peut s'étendre jusqu'à 4 600% de sa longueur d'origine avant de se casser. Même s'il se casse, appuyer doucement les pièces ensemble à température ambiante lui permet de guérir, restaurer complètement sa forme et son extensible en 10 minutes.
Les organogels collants et extensibles en polyuréthane (PU) ont été conçus en combinant des nanocristaux de cellulose liés de manière covalente (CNC) et des molécules modifiées mécaniquement verrouillées (MIMS) qui agissent comme des muscles moléculaires artificiels.
Les muscles rendent le gel sensible aux forces externes telles que l'étirement ou la chaleur, où sa couleur passe de l'orange au bleu en fonction de la question de savoir si le matériau est au repos ou stimulé. Grâce à ces propriétés uniques, les gels sont très prometteurs pour les technologies de nouvelle génération – des peaux électroniques flexibles et des robots mous aux solutions anti-contrefaçon.
Les résultats sont publiés dans Matériaux fonctionnels avancés.
Les MIM, comme les Rotaxanes et les chaînes de marguerites, sont prometteurs car leur mouvement moléculaire améliore la ténacité et la flexibilité. Les MIM ont également ouvert le monde des matériaux mécanochromiques – substances qui fluorescencent ou changent de couleurs en réponse à un stimulus.
Ces matériaux contiennent des commutateurs moléculaires appelés mécanophores, qui répondent à la force en cassant et en réformant les liaisons chimiques, conduisant à de petits changements structurels mais spectaculaires.
Des études montrent que même de petites quantités de MIM peuvent améliorer considérablement l'étirement et la ténacité des polymères. Alors que les mécanophores sont couramment utilisés pour la détection de température et de force, les incorporer dans les systèmes d'auto-guérison s'est révélé difficile.
Pour y remédier, les chercheurs ont expérimenté une gamme de compositions pour développer de nouveaux organogels PU. Ils ont atteint leur force, l'étirement, l'étirement, l'auto-réparation, l'adhésion et les propriétés de changement de couleur dans les organogels en incorporant des MIM modifiés avec des groupes fluorescents spéciaux appelés nanocristaux DPAC et cellulose via un processus de polymérisation de la croissance.
Les organogels PU contenant environ 1,5% en poids de MIM ont montré une excellente ténacité de 142 MJ / m3 et extensible 46 fois sa propre taille. Les organogels ont émis une fluorescence orange ou bleue en fonction de l'étirement du matériau.
Lorsqu'ils sont détendus, les unités DPAC dans le matériau ont vibré de manière non comprise avec une fréquence de 603 nm, entraînant une lumière orange. L'étirement de la force appliquée qui a conduit les unités DPAC à glisser, contraignant les vibrations et déplaçant l'émission en bleu à 451 nm.
Les gels se sont autonomes à température ambiante, récupérant plus de 90% de leur résistance et de leur extensibilité d'origine. Cette auto-réparation a été soutenue par la liaison hydrogène introduite par des nanocristaux de cellulose.
Échec pour la production de masse, ce matériau pourrait permettre des technologies durables en signalant des réparations et en prolongeant les durées de vie des produits.
Écrit pour vous par notre auteur Sanjukta Mondal, édité par Sadie Harley, et vérifié et révisé par Robert Egan – cet article est le résultat d'un travail humain minutieux. Nous comptons sur des lecteurs comme vous pour garder le journalisme scientifique indépendant en vie. Si ce rapport vous importe, veuillez considérer un don (surtout mensuel). Vous obtiendrez un sans publicité compte comme un remerciement.
