Des chercheurs nippons ont mis au point un plastique innovant, plus résistant et plus élastique que les types standard actuels, qui peut être réparé par la chaleur, se souvient de sa forme et est partiellement biodégradable.
Le matériau, baptisé VPR, a été créé en ajoutant la molécule de polyrotaxane à une résine époxy vitrimère, un type de plastique. Le VPR a le pouvoir de conserver sa forme et possède de solides liaisons chimiques internes à basse température. Par contre, à des températures supérieures à 150°C, ces liaisons se recombinent et le matériau peut être reformé en différentes formes.
L’application de chaleur et d’un solvant décompose le VPR en ses composants bruts. Le fait de le submerger dans l’eau de mer pendant 30 jours a également entraîné une biodégradation de 25%, le polyrotaxane se décomposant en une source de nourriture pour la vie marine.
Les applications potentielles du VPR
Ce nouveau matériau pourrait avoir des applications très variées pour une économie plus circulaire visant à re-circuler les ressources et à réduire les déchets, de l’ingénierie et de la fabrication à la médecine et à la mode durable.
Malgré les campagnes mondiales visant à réduire l’utilisation et les déchets de plastique, il est difficile d’éviter ce matériau omniprésent. Des jouets et des vêtements, des articles ménagers et des appareils électroniques, aux véhicules et aux infrastructures, il semble aujourd’hui qu’il soit présent dans presque tout ce que nous utilisons.
En synthèse
Le développement de plastiques alternatifs qui durent plus longtemps, peuvent être réutilisés et recyclés plus facilement, ou qui sont fabriqués à partir de sources respectueuses de l’environnement, est essentiel pour aider à résoudre ces problèmes et réaliser plusieurs des objectifs de développement durable des Nations Unies. Dans cette optique, les chercheurs de l’Université de Tokyo ont créé un plastique plus durable, basé sur une résine époxy vitrimère.
Le VPR est plus de cinq fois plus résistant à la rupture qu’une résine époxy vitrimère typique. Il se répare également 15 fois plus vite, peut retrouver sa forme originale deux fois plus vite, et peut être recyclé chimiquement 10 fois plus vite que le vitrimère typique.
Il se dégrade naturellement en toute sécurité dans un environnement marin, ce qui est nouveau pour ce matériau.
Les chercheurs prévoient des applications à la fois pratiques et ludiques pour le VPR. Par exemple, les matériaux d’infrastructure pour les routes et les ponts sont souvent composés de résines époxy mélangées à des composés tels que le béton et le carbone. En utilisant le VPR, ceux-ci seraient plus faciles à entretenir car ils seraient plus résistants et réparables à l’aide de la chaleur.
La prochaine étape de l’équipe sera de travailler avec des entreprises pour déterminer la faisabilité de ses diverses idées pour le VPR, tout en poursuivant ses recherches en laboratoire.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le VPR ?
Le VPR est un nouveau type de plastique développé par des chercheurs de l’Université de Tokyo. Il est plus résistant et plus élastique que les plastiques standard actuels, peut être réparé par la chaleur, se souvient de sa forme et est partiellement biodégradable.
Comment le VPR a-t-il été créé ?
Le VPR a été créé en ajoutant la molécule de polyrotaxane à une résine époxy vitrimère, un type de plastique. À basse température, le VPR conserve sa forme et possède de solides liaisons chimiques internes. À des températures supérieures à 150°C, ces liaisons se recombinent et le matériau peut être reformé en différentes formes.
Le VPR est-il biodégradable ?
Oui, le VPR est partiellement biodégradable. Lorsqu’il est immergé dans l’eau de mer pendant 30 jours, il se biodégrade de 25%, le polyrotaxane se décomposant en une source de nourriture pour la vie marine.
Quelles sont les applications potentielles du VPR ?
Le VPR pourrait avoir des applications très variées pour une économie plus circulaire visant à recirculer les ressources et à réduire les déchets, de l’ingénierie et de la fabrication à la médecine et à la mode durable.
Quelle est la prochaine étape pour les chercheurs de l’Université de Tokyo ?
La prochaine étape de l’équipe sera de travailler avec des entreprises pour déterminer la faisabilité de ses diverses idées pour le VPR, tout en poursuivant ses recherches en laboratoire.
Université de Tokyo, École supérieure des sciences de la frontière, Professeur assistant de projet Shota Ando
Shota Ando, Masaki Hirano, Lisa Watakabe, Hideaki Yokoyama, and Kohzo Ito, « Environment-friendly sustainable thermoset vitrimer-containing polyrotaxane, » ACS Materials Letters: October 31, 2023, doi:10.1021/acsmaterialslett.3c00895.
