Photo: Meixiang Wang, NC State University
Ce nouveau matériau est aussi dur que certains plastiques, mais étirable et déformable comme un gel.
Il existe tellement de types de plastiques qu’il est parfois difficile de s’y retrouver ! Dans le coin gauche, certains sont mous, flexibles et étirables de plusieurs fois leur longueur initiale. Dans le coin droit, d’autres, plus durs, résistent à d’importantes tensions avant de se tordre ou de se briser.
Dans une étude publiée dans Nature, des chimistes de l’Université d’État de Caroline du Nord relatent comment ils ont combiné les avantages de ces deux extrêmes pour créer un nouveau type de matériau. Nommé « gel vitreux », ce plastique est très résistant, malgré son contenu liquide à plus de 50 %, mais il peut aussi être étiré jusqu’à 5 fois sa longueur avant de reprendre sa forme initiale.
Cette combinaison semble presque contre nature. Habituellement, on distingue les polymères vitreux des gels, qui sont deux classes différentes. Les premiers servent à fabriquer tant des bouteilles d’eau que des fenêtres d’avion, tandis que les seconds sont le matériau de choix pour les verres de contact, par exemple.
La fusion des deux a été rendue possible par l’emploi d’un liquide « ionique », soit un solvant semblable à de l’eau, mais composé de particules chargées électriquement. Lorsqu’il est mélangé à un gel, le liquide écarte les chaînes de polymère, rendant ainsi le matériau extensible. En parallèle, les ions du liquide sont fortement attirés par les chaînes, les empêchant donc de se séparer. Résultat : un gel dur comme du plexiglas, mais toujours capable de s’étirer.
Les gels vitreux ont aussi d’autres caractéristiques inattendues. Très collants, ils peuvent se reformer après avoir été coupés. Ils possèdent même une certaine mémoire ; lorsqu’ils sont déformés, il suffit de les exposer à de la chaleur pour qu’ils reprennent leur forme d’origine !
Selon Mario Leclerc, professeur au Département de chimie de l’Université Laval et titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les polymères électroactifs, cette fabrication est plus une prouesse scientifique qu’une avancée technologique. « Leurs gels ont une résistance à l’allongement nettement plus élevée que ce qu’on connaît habituellement, mais ce n’est rien pour exciter le grand public, lance-t-il. La méthode de fabrication est originale, mais il est facile de faire l’équivalent avec d’autres polymères commerciaux et divers additifs. »
Cela ne signifie pas pour autant que les gels vitreux n’ont pas d’intérêt. Plusieurs polymères et liquides ioniques peuvent être mélangés pour atteindre ce résultat, avec une simplicité rare dans le domaine. Il ne reste qu’à trouver les applications ! Selon l’équipe de Caroline du Nord, de tels matériaux pourraient s’avérer utiles dans des domaines comme l’impression 3D, la robotique, ou la conception de batteries et d’appareils médicaux.
