Un nouveau matériau durcissant à l’impact
Selon des recherches récentes menées par un groupe de chercheurs de l’Université de Californie, Merced, il pourrait un jour être possible de construire des dispositifs électroniques et des capteurs à partir d’un matériau qui se renforce lorsqu’il est frappé ou soumis à une contrainte.
L’expression “durabilité adaptative” fait référence à cette qualité, qui est importante en science des matériaux. Elle désigne la résilience au stress et la défense contre les dommages, même dans des environnements hostiles.
Développement du Nouveau Matériau
Agité en ajoutant de l’eau, la fécule de maïs utilisée en cuisine a servi de modèle pour la nouvelle substance. Contrairement au sable mouillé, qui reste visqueux lorsqu’il est mélangé ou battu, la boue de fécule de maïs se comporte comme un solide lorsqu’elle est frappée rapidement et comme un liquide lorsqu’elle est agitée doucement.
Lorsqu’elles sont écrasées lentement, les petites particules de fécule de maïs se comportent comme un fluide car elles se repoussent les unes les autres. Cependant, elles entrent en contact et provoquent des frottements lorsqu’elles sont frappées rapidement, se comportant comme un solide. La taille des particules provoque cette variation de comportement.
L’étude a examiné si une substance polymère pourrait produire les mêmes résultats.
L’équipe a commencé en travaillant avec des polymères conjugués, qui sont des polymères particuliers permettant de transmettre l’électricité tout en restant souples et doux. Nous pouvons créer ces matériaux en utilisant une grande variété de combinaisons moléculaires.
Ici, ils ont combiné des molécules longues de poly(2-acrylamido-2-méthylpropanesulfonate), des molécules courtes de polyaniline et du poly(3,4-éthylènedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT: PSS), un conducteur très efficace. Si ces termes vous semblent peu familiers, ne vous inquiétez pas. Tout ce qui est important, c’est que la combinaison a produit un film qui s’étirait ou se déformait lorsqu’il était frappé par des coups rapides.
Le matériau est devenu plus dur au fur et à mesure des impacts. Une augmentation de 10 % de PEDOT: PSS a amélioré la conductivité et l’endurance adaptative du matériau.
Les chercheurs affirment que la sélection de deux polymères chargés négativement et de deux polymères chargés positivement a produit un matériau avec des structures incroyablement petites ressemblant à de petites boulettes de viande dans un enchevêtrement de spaghettis. Ces “boulettes de viande” préservent la conductivité du matériau en absorbant le choc de l’impact sans se désintégrer entièrement.
Des études supplémentaires suggèrent que l’incorporation de nanoparticules de 1,3-propanediamine chargées positivement augmente encore la résistance, diminuant subtilement la résilience des “boulettes de viande” pour permettre au matériau de supporter des impacts plus importants, tout en renforçant simultanément les “ficelles de spaghettis” les enveloppant pour maintenir l’intégrité structurelle du matériau.
Applications potentielles et implications futures
Malgré la complexité scientifique, la production à grande échelle de ce matériau pourrait débloquer des applications concrètes au-delà du laboratoire. L’équipe de recherche propose des capteurs portables, des bracelets de montre intelligents et des moniteurs de santé – pour les niveaux de glucose ou la santé cardiovasculaire, par exemple.
Une autre application possible que les chercheurs ont précédemment testée est la fabrication de prothèses électroniques personnalisées. À terme, ce matériau adaptable a le potentiel de révolutionner les prothèses en permettant l’impression 3D de membres artificiels.
Cela nous rappelle une fois de plus la possibilité de découvrir de nouveaux matériaux et de perfectionner ceux existants et comment cela pourrait modifier notre avenir dans tout, des gadgets que nous utilisons aux vêtements que nous portons.
Le scientifique des matériaux Yue Wang ajoute : “Il y a beaucoup d’utilisations possibles, et nous avons de grands espoirs pour où cette nouvelle propriété peu commune nous mènera.”
L’étude a été présentée lors de la réunion de printemps 2024 de la Société américaine de chimie.
“Lire l’article original sur : Science Alert
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