21.10.2022 - University of Texas at Austin

Le "plastique intelligent", un pas en avant vers la robotique et l'électronique souples et flexibles

Un nouveau matériau ressemblant à du plastique peut être manipulé pour devenir souple et extensible ou dur et rigide, simplement à l'aide d'un catalyseur et de lumière visible.

Inspirés par les êtres vivants, des arbres aux mollusques, des chercheurs de l'université du Texas à Austin ont entrepris de créer un plastique ressemblant à de nombreuses formes de vie, dur et rigide à certains endroits et souple et extensible à d'autres. Leur réussite - une première, puisqu'ils n'utilisent que la lumière et un catalyseur pour modifier des propriétés telles que la dureté et l'élasticité de molécules du même type - a donné naissance à un nouveau matériau dix fois plus résistant que le caoutchouc naturel et qui pourrait déboucher sur une électronique et une robotique plus souples. Les résultats sont publiés dans la revue Science.

"C'est le premier matériau de ce type", a déclaré Zachariah Page, professeur adjoint de chimie et auteur correspondant de l'article. "La capacité 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."

Les scientifiques cherchent depuis longtemps à imiter les propriétés des structures vivantes, comme la peau et les muscles, avec des matériaux synthétiques. Dans les organismes vivants, les structures combinent souvent facilement des attributs tels que la force et la flexibilité. Lorsqu'on utilise un mélange de différents matériaux synthétiques pour imiter ces attributs, les matériaux échouent souvent, se détachant et se déchirant aux points de jonction entre les différents matériaux.

Souvent, lorsque l'on réunit des matériaux, surtout s'ils ont des propriétés mécaniques très différentes, ils veulent se séparer", a déclaré M. Page. M. Page et son équipe sont parvenus à contrôler et à modifier la structure d'un matériau de type plastique, en utilisant la lumière pour modifier la fermeté ou l'élasticité du matériau.

Les chimistes ont commencé par un monomère, une petite molécule qui se lie à d'autres molécules similaires pour former les blocs de construction de structures plus grandes appelées polymères, qui étaient similaires au polymère présent dans le plastique le plus couramment utilisé. Après avoir testé une douzaine de catalyseurs, ils en ont trouvé un qui, ajouté à leur monomère et exposé à la lumière visible, donnait un polymère semi-cristallin semblable à ceux que l'on trouve dans le caoutchouc synthétique existant. Un matériau plus dur et plus rigide s'est formé dans les zones touchées par la lumière, tandis que les zones non éclairées ont conservé leurs propriétés souples et extensibles.

La substance étant constituée d'un seul matériau aux propriétés différentes, elle était plus solide et pouvait être étirée plus loin que la plupart des matériaux mixtes.

La réaction a lieu à température ambiante, le monomère et le catalyseur sont disponibles dans le commerce, et les chercheurs ont utilisé des LED bleues bon marché comme source de lumière dans l'expérience. La réaction prend également moins d'une heure et minimise l'utilisation de tout déchet dangereux, ce qui rend le processus rapide, peu coûteux, économe en énergie et inoffensif pour l'environnement.

Les chercheurs chercheront ensuite à développer d'autres objets avec ce matériau afin de continuer à tester son utilité.

"Nous sommes impatients d'explorer les méthodes d'application de cette chimie à la fabrication d'objets 3D contenant des composants durs et mous", a déclaré le premier auteur Adrian Rylski, doctorant à l'UT Austin.

L'équipe envisage d'utiliser le matériau comme une base flexible pour ancrer les composants électroniques dans les appareils médicaux ou les technologies portables. En robotique, les matériaux solides et flexibles sont souhaitables pour améliorer le mouvement et la durabilité.

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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