Des chercheurs créent un matériau qui passe de mou à dur lorsqu’il est exposé à la lumière

Inspiré par les êtres vivants, ce matériau unique est 10 fois plus durable que le caoutchouc naturel.

Pour la première fois, des chercheurs utilisent uniquement la lumière et un catalyseur pour modifier les propriétés telles que la dureté et l’élasticité de molécules du même type, selon une nouvelle étude publiée le 13 octobre dans Science.

Inspirée par des êtres vivants comme les arbres et les mollusques, l’équipe a créé un matériau unique qui est dix fois plus durable que le caoutchouc naturel et qui pourrait conduire à des appareils électroniques et des robots plus flexibles.

La possibilité de contrôler les propriétés physiques d’un matériau en utilisant la lumière comme déclencheur est potentiellement transformatrice

“C’est le premier matériau de ce type”, a déclaré le professeur Zachariah Page, coauteur de l’étude, dans un communiqué de presse. “La possibilité de contrôler la cristallisation, et donc les propriétés physiques du matériau, avec l’application de la lumière est potentiellement transformatrice pour l’électronique portable ou les actionneurs en robotique douce.”

Depuis longtemps, les scientifiques s’efforcent de créer des matériaux synthétiques qui imitent les caractéristiques des structures vivantes comme la peau et les muscles. Les structures des êtres vivants combinent sans effort des qualités telles que la force et la flexibilité. Cependant, lorsqu’on utilise une combinaison de divers matériaux synthétiques pour simuler ces propriétés en laboratoire, les matériaux échouent souvent, c’est-à-dire qu’ils se désintègrent à l’endroit où les différents matériaux se rencontrent.

“Souvent, lorsque l’on réunit des matériaux, surtout s’ils ont des propriétés mécaniques très différentes, ils veulent se désagréger”, a déclaré M. Page. Toutefois, en utilisant la lumière pour faire varier la rigidité ou l’élasticité du matériau, M. Page et ses collègues ont pu réguler et modifier la structure d’un matériau ressemblant à du plastique.

De façon remarquable, un matériau plus dur s’est développé là où la lumière l’a touché

Dans cette stratégie différente, les chimistes ont commencé par un monomère. En termes simples, cette molécule unique forme des structures plus grandes, appelées polymères, en s’associant à d’autres molécules identiques à elle, un peu comme le polymère du plastique le plus utilisé.

Après avoir testé une douzaine de catalyseurs, ils en ont découvert un qui produisait un polymère “semi-cristallin” ressemblant à celui du caoutchouc synthétique lorsqu’il était combiné avec son monomère et exposé à la lumière visible. Fait remarquable, un matériau plus dur s’est développé là où la lumière l’a touché, tandis que les parties non éclairées ont conservé leurs caractéristiques malléables et souples.

La substance était plus solide et pouvait être étirée plus loin que d’autres matériaux mixtes, car elle était formée d’un seul matériau aux propriétés distinctes.

Le nouveau procédé est rapide, abordable, économe en énergie et respectueux de l’environnement

Le monomère et le catalyseur sont facilement disponibles dans le commerce, et la réaction se produit à température ambiante. De plus, la source lumineuse de l’expérience était une LED bleue, qui est peu coûteuse.

Les chercheurs affirment que la réaction utilise un minimum de déchets dangereux et prend moins d’une heure, ce qui rend la procédure rapide, abordable, économe en énergie et respectueuse de l’environnement.

En robotique, il est préférable d’utiliser des matériaux solides et élastiques pour améliorer le mouvement et la durabilité

Selon l’équipe de recherche, le matériau peut être utilisé comme une base flexible pour fixer les composants électroniques dans les appareils médicaux ou les vêtements. Dans le domaine de la robotique, il est préférable d’utiliser des matériaux solides et élastiques pour améliorer le mouvement et la durabilité ; il est donc possible d’utiliser ce nouveau matériau dans ce secteur également.

Afin de valider davantage l’utilité du matériau, les chercheurs vont ensuite essayer de créer d’autres objets à l’aide de cette substance.

L’auteur principal de l’étude et doctorant à UT Austin, Adrian Rylski, a déclaré : “Nous sommes impatients d’explorer les méthodes d’application de cette chimie à la fabrication d’objets 3D contenant des composants durs et mous.”

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche