24.08.2022 - Tsinghua University

Adhésion du froid au chaud

Adhésif supramoléculaire avec une plage de température utilisable de 400 degrés Celsius

Des chercheurs ont mis au point un adhésif supramoléculaire recyclable qui présente des propriétés de collage exceptionnelles dans une large gamme de températures, de l'azote liquide (-196 °C) aux températures élevées des fours (plus 200 °C). Comme le rapporte l'équipe dans la revue Angewandte Chemie, l'adhésif doit son efficacité à l'imbrication exceptionnellement étroite des composants moléculaires pendant le durcissement.

Contrairement aux adhésifs standard, les adhésifs supramoléculaires ne créent pas d'adhésion par réticulation des composants moléculaires entre eux. Au contraire, ils forment un auto-assemblage serré pendant le durcissement, comme des pièces de puzzle qui s'emboîtent. Les chercheurs s'intéressent à ces systèmes supramoléculaires car ils sont durables et personnalisables. En principe, les matériaux de départ individuels peuvent être récupérés et leur comportement chimique peut être adapté. Cependant, jusqu'à présent, les performances de ces colles ont été au mieux décentes, sans compter qu'elles dépendent fortement des conditions environnementales.

La nouvelle colle supramoléculaire, mise au point par une équipe de recherche dirigée par Kai Liu de l'université de Tsinghua, à Pékin (Chine), se compose de deux éléments, dont l'un est une petite protéine synthétisée dans des bactéries modifiées à cet effet. L'autre composant est un éther couronne, une molécule en forme d'anneau qui peut s'enrouler étroitement autour d'une autre molécule, un peu comme une couronne posée sur la tête d'une reine.

Les chercheurs ont observé cette interaction intime entre les molécules dans leur système adhésif. En ajoutant l'éther couronne et la protéine ensemble et en chauffant la solution pour la faire durcir, l'éther couronne s'est ancré à la surface de la protéine. L'équipe a noté que la protéine et l'éther couronne étaient si étroitement liés l'un à l'autre par leurs charges opposées et d'autres interactions moléculaires qu'ils ont formé une nouvelle structure d'emboîtement, qui a "soudé" les protéines ensemble.

Le résultat est un effet adhésif extraordinairement fort. Des plaques d'acier collées ensemble ont résisté à des forces de cisaillement élevées à température ambiante, dans l'azote liquide et à 200 °C. L'adhésif a fonctionné pour différents matériaux, ainsi que sous l'eau. Un tel éventail de conditions de travail est rarement atteint, même avec des adhésifs spécialisés, et constitue certainement une première pour les adhésifs supramoléculaires. Il s'agit certainement d'une première pour les adhésifs supramoléculaires. Il est prometteur de constater que les composants imbriqués peuvent être démontés et recyclés à nouveau et que l'adhésif réutilisé ne perd pratiquement rien de son pouvoir.

Les chercheurs pensent que l'une des raisons de cet effet adhésif exceptionnel, en particulier à basse température, est le résultat des interactions supramoléculaires spécifiques en jeu. En particulier, l'imbrication étroite des composants a chassé l'eau de la protéine. Cela signifie qu'aucun cristal de glace n'a pu se former lors de la congélation - comme dans le cas de l'antigel - ce qui, dans de nombreuses colles conventionnelles, entraînerait une fissuration prématurée.

Les chercheurs suggèrent que ce nouvel adhésif pourrait être appliqué à la fabrication de pièces spéciales qui seront soumises à des conditions très fluctuantes au cours de leur utilisation, par exemple les larges plages de température auxquelles les vaisseaux spatiaux sont exposés.

Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.

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