Le mélange de nanoparticules dans certains plastiques communs les rendait plus difficiles à casser et peut-être plus faciles à traiter, pointant un moyen de faire de meilleurs matériaux ou emballages
Les tuyaux en plastique PVC pourraient être améliorés en ajoutant des nanoparticules
Une pincée de nanoparticules pourrait être la solution à un problème qui a longtemps en proie les fabricants de plastiques – à savoir, comment faire un matériau à la fois fort, difficile et facile à travailler?
Hu-Jun Qian à l'Université de Jilin en Chine et ses collègues appellent cela le trilemma des plastiques: rendre un polymère plus fort, ou plus difficile à déformer, a tendance à le rendre plus fragile, ou moins difficile, tout en essayant d'améliorer ces deux propriétés à la fois à la fois normalement le matériau plus visqueux et plus difficile à travailler.
Pour contourner cela, les chercheurs ont mélangé des nanoparticules en polystyrène avec plusieurs matériaux plastiques couramment utilisés. Par exemple, ils ont ajouté les nanoparticules à PEMA, un polymère utilisé pour fabriquer des aides auditives et des ongles artificiels, du verre acrylique utilisé dans les aquariums et les lunettes, et le PVC, qui est utilisé dans la construction et les emballages.
L'équipe a mis les matériaux qui en résultent à travers une série de tests pour voir, par exemple, combien ils pouvaient s'allonger avant de se casser. En général, les nouveaux matériaux ont montré des performances meilleures que d'habitude entre différents tests, parfois considérablement – ils ont constaté que le PEMA était environ 50% plus fort lorsqu'il était fortifié avec des nanoparticules. «Cela offre un principe de conception général pour les polymères de nouvelle génération avec des combinaisons de propriétés auparavant inaccessibles», explique Qian.
Pour mieux comprendre pourquoi l'ajout de nanoparticules a été si utile, les chercheurs ont également effectué des simulations informatiques des nouveaux matériaux. Pour le cas des plastiques sous contrainte, ces simulations ont montré que les nanoparticules peuvent se déplacer et se redistribuer dans le matériau, ce qui lui permet de se déformer plus lentement et en douceur au lieu d'échouer. Leur capacité à se déplacer était également bénéfique pour les plastiques qui coulent plus facilement lorsqu'ils étaient fondus. Ils étaient donc plus forts, plus durs et réalisables.
Qian dit que l'approche de son équipe est compatible avec les processus industriels existants et pourrait être mis à l'échelle en grande quantité. «Cette stratégie pourrait révolutionner les applications nécessitant des matériaux légers, forts, difficiles et facilement transformables, tels que des composites automobiles et aérospatiaux, des emballages durables, des dispositifs biomédicaux et des plastiques recyclables avancés», dit-il.
