De la médecine à l'électronique et à l'optique, de nouveaux matériaux développés par des scientifiques de l'Université de technologie de Kaunas (KTU) peuvent être appliqués dans divers domaines où la propreté, la précision et la durabilité sont essentielles. Ils se distinguent non seulement pour leur fonctionnalité mais aussi pour leur durabilité: ils sont fabriqués à partir de matières premières renouvelables, et aucun solvant n'est utilisé pendant la production.
L'œuvre est publiée dans la revue Biomacromolécules.
« Les matériaux avancés peuvent être non seulement fonctionnels, mais aussi amicaux avec les gens et l'environnement. Un tel travail ouvre la voie aux technologies qui contribuent à une vie quotidienne plus sûre et plus durable », explique le professeur Jolita Ostrauskaitė au département de chimie et de technologie des polymères KTU.
La nouvelle invention – les polymères développés par des chercheurs de la KTU – des belongs de la classe des vitre-vitrimères, un type de polymère relativement nouveau découvert il y a seulement trois décennies et nommé Vitrimers il y a seulement 15 ans. Cela en fait un domaine de recherche en croissance rapide qui attire une attention croissante des scientifiques du monde entier.
Une solution plus respectueuse de l'environnement
Selon Ostrauskaitė, jusqu'à présent, la plupart des vitrimères sont dérivés des ressources pétrolières et nécessitaient des catalyseurs de traitement.
« Les polymères que nous avons développés sont uniques car ils sont fabriqués à partir de composés à base de plantes, guéries sous UV ou de lumière visible, et ne nécessitent pas de catalyseurs pour le traitement. Cela se produit naturellement en raison de la structure chimique du matériau lui-même », souligne le scientifique.
Ceci est important non seulement parce qu'il simplifie le processus technologique mais aussi pour la durabilité – les catalystes sont souvent coûteux, dérivés de ressources non renouvelables, voire toxiques. En les éliminant, la consommation de matériaux est réduite, aucun additif supplémentaire n'est nécessaire et la technologie devient plus simple, plus sûre et plus respectueuse de l'environnement.
« Les vitrimères sont des polymères thermodurcissants qui, grâce aux liaisons covalentes dynamiques, peuvent être reproduites thermiquement ou remodelées, similaires aux thermoplastiques. À certaines températures, ils peuvent auto-guérison après les dommages et conserver également une forme temporaire qui peut être restaurée plus tard – celle-ci est connue sous le nom de mémoire de forme thermiquement responsable », explique le prof. Ostrauskaitė.
Ces matériaux ont été développés et étudiés par des chercheurs du Département de chimie et de technologie des polymères de KTU: KTU Ph.D. Étudiant Viltė Šereikaitė, Dr Aukse Navaruckienė et le Dr Sigita Grauželienė.
Les polymères à ces propriétés sont considérés comme des matériaux intelligents, ouvrant de nouvelles possibilités pour les applications avancées de haute technologie.
Le scientifique KTU note que la réalisation scientifique la plus significative se combinait, dans un seul matériau, une origine à base de plantes, une polymérisation induite par les radiations, une capacité d'auto-réparation, une mémoire de forme, un effet antimicrobien et une pertinence pour l'impression 3D optique.
« De telles solutions multifonctionnelles et durables sont encore très rares, ce qui en fait une étape importante à la fois scientifiquement et industrielle », explique le chercheur de la KTU.
Testé en impression 3D et médicament
L'une des réalisations les plus notables par les chercheurs de KTU est l'aptitude des polymères à l'impression 3D optique, qui peut être effectuée à température ambiante, consomme moins d'énergie et génère moins de déchets. Lorsqu'elles sont exposées aux UV ou à la lumière visible, ces polymères peuvent être imprimés en formes complexes, telles que les connecteurs de dispositifs médicaux.
« Nous avons réussi à imprimer un connecteur en forme de Y – une composante médicale typique utilisée pour rejoindre des tubes en perfusion ou en équipement respiratoire. Cette partie nécessite une haute précision, ce qui en fait un excellent test du matériel que nous avons développé », explique le professeur.
La technologie d'impression 3D optique permet également la production d'autres composants complexes, tels que des lentilles optiques ou des pièces électroniques, qui exigent des dimensions et une géométrie extrêmement précises. De plus, le matériau peut être façonné en structures temporaires qui peuvent ensuite être transformées ou réparées – invisibles pour le prototypage et répondant rapidement aux besoins industriels.
Une autre innovation importante est les propriétés antimicrobiennes des polymères, résultant de fragments structurels dans leur composition.
« Les composés de départ utilisés dans l'étude ont été obtenus à partir d'huiles végétales et de sous-produits de la production de biodiesel, et certains fragments interfèrent avec les bactéries et autres micro-organismes, perturbant leurs fonctions vitales. C'est pourquoi ces matériaux peuvent être utilisés pour créer des surfaces ou des produits qui doivent rester propres et hygiéniques, par exemple, dans les appareils médicaux, les électroniques, les capteurs, ou les autres éléments où le contrôle microbial, les dispositifs médicales, scientifique.
Les résultats des tests ont montré que les matériaux inhibaient efficacement les micro-organismes standard et d'autres micro-organismes communs.
