Les chercheurs ont développé une nouvelle classe de matériaux appelés « gels vitreux » qui allient les propriétés des polymères vitreux et des gels. Ces matériaux innovants ouvrent de nouvelles perspectives dans de nombreux domaines d’application grâce à leurs caractéristiques uniques.
Les gels vitreux se distinguent par leur dureté exceptionnelle, comparable à celle des polymères vitreux classiques, tout en conservant une élasticité remarquable. Malgré leur composition à plus de 50% de liquide, ils peuvent être étirés jusqu’à cinq fois leur longueur initiale sans se rompre. Cette propriété est rendue possible grâce à l’utilisation d’un liquide ionique comme solvant, qui écarte les chaînes de polymères tout en les maintenant fortement liées entre elles.
Michael Dickey, auteur principal de l’étude et professeur à l’Université d’État de Caroline du Nord, souligne : «Nous avons créé une classe de matériaux que nous avons appelés gels vitreux, qui sont aussi durs que les polymères vitreux, mais qui peuvent s’étirer jusqu’à cinq fois leur longueur d’origine sans se rompre, plutôt que de se casser.»
Des propriétés adhésives et conductrices surprenantes
Au-delà de leur résistance et de leur flexibilité, les gels vitreux présentent d’autres caractéristiques étonnantes. Leur surface est hautement adhésive, ce qui est inhabituel pour des matériaux durs. De plus, leur forte teneur en liquide les rend plus efficaces pour conduire l’électricité que les plastiques courants aux propriétés physiques comparables.
Meixiang Wang, co-auteur principal de l’étude et chercheur postdoctoral à l’Université d’État de Caroline du Nord, explique : «Une chose clé qui distingue les gels vitreux est qu’ils sont composés à plus de 50% de liquide, ce qui les rend plus efficaces pour conduire l’électricité que les plastiques courants qui ont des caractéristiques physiques comparables.»
Un processus de fabrication simple et polyvalent
La fabrication des gels vitreux est un processus simple qui peut être réalisé en utilisant différents types de moules ou par impression 3D. Les chercheurs ont constaté que les gels vitreux pouvaient être fabriqués avec une variété de polymères et de liquides ioniques différents, bien que toutes les classes de polymères ne puissent pas être utilisées.
Michael Dickey souligne : «La création de gels vitreux est un processus simple qui peut être réalisé en les durcissant dans n’importe quel type de moule ou en les imprimant en 3D. La plupart des plastiques ayant des propriétés mécaniques similaires nécessitent que les fabricants créent le polymère comme matière première et le transportent ensuite vers une autre installation où le polymère est fondu et formé en produit final.»
Des perspectives prometteuses pour de nombreuses applications
Compte tenu de leurs propriétés uniques et de leur facilité de production, les gels vitreux offrent des perspectives intéressantes pour de nombreuses applications pratiques. Les chercheurs sont ouverts aux collaborations pour identifier les domaines dans lesquels ces matériaux pourraient être utilisés de manière innovante.
Comme le souligne Michael Dickey : «Nous sommes impatients de voir comment les gels vitreux peuvent être utilisés et sommes ouverts à travailler avec des collaborateurs pour identifier des applications pour ces matériaux.»
Légende illustration – credit: Meixiang Wang.
Article : « Glassy Gels Toughened by Solvent » – DOI: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07564-0
