Des chercheurs de l’Institut de technologie du Massachusetts (MIT) ont créé un nouveau type de film plastique capable de bloquer complètement le passage des gaz. Aussi fin qu’une poignée d’atomes, léger et résistant, il pourrait révolutionner la protection des panneaux solaires, des ponts, des bâtiments et même prolonger la conservation des aliments et médicaments.
Un plastique qui ne ressemble à aucun autre
Le matériau, appelé 2DPA-1, est fabriqué à partir de mélamine, une substance chimique courante. Mais contrairement aux plastiques traditionnels dont les molécules s’enchevêtrent comme des spaghettis (laissant passer l’air entre les brins), celui-ci s’organise en petits disques plats qui s’empilent parfaitement les uns sur les autres. Au final, aucun espace pour que les molécules de gaz puissent se faufiler.
Michael Strano, professeur de génie chimique au MIT et responsable de l’étude, précise la particularité du matériau : « Notre polymère est assez inhabituel. Il est produit à partir d’une réaction de polymérisation en phase liquide, mais le produit se comporte comme du graphène, qui est imperméable aux gaz parce qu’il constitue un cristal parfait ».
Six fois plus léger que l’acier mais tout aussi résistant, le 2DPA-1 a d’abord attiré l’attention des chercheurs en 2022 pour sa solidité. Mais l’équipe, dirigée par Strano et Scott Bunch de l’université de Boston, a remarqué quelque chose d’étonnant : des bulles fabriquées avec leur film ne se dégonflaient jamais. Celles créées en 2021 sont encore gonflées aujourd’hui.
Des tests spectaculaires
Les scientifiques ont testé le film avec six types de gaz différents : azote, hélium, oxygène, méthane et d’autres. À chaque fois, le 2DPA-1 s’est révélé au moins 10 000 fois plus imperméable que n’importe quel autre plastique existant.
Cody Ritt, coauteur principal de l’étude et professeur à l’université du Colorado, confie : « J’ai été assez surpris au départ. Le comportement des bulles ne correspondait pas à ce qu’on attendrait d’un polymère perméable typique ».
Mieux que le graphène
Le graphène, matériau miracle découvert il y a vingt ans, bloque aussi parfaitement les gaz. Mais il est très difficile à produire en grandes quantités et ne colle pas à lui-même, ce qui limite son utilisation. Le nouveau polymère du MIT n’a pas ces défauts, il adhère facilement grâce à des liaisons chimiques puissantes entre ses couches.
Les chercheurs ont montré qu’une couche de seulement 60 nanomètres (60 millionièmes de millimètre) protégeait efficacement des cellules solaires en pérovskite, un matériau prometteur mais fragile. Le chercheur envisage de nombreuses applications : « Vous pourriez protéger des infrastructures telles que des ponts, des bâtiments, des voies ferrées — essentiellement tout ce qui est exposé aux éléments à l’extérieur. Les véhicules, les avions et les navires pourraient également en bénéficier ».
Des applications miniatures
L’équipe a également fabriqué le premier micro-résonateur en polymère bidimensionnel — une sorte de minuscule tambour vibrant utilisé dans les téléphones portables. Aussi, réduire la taille de ces composants permettrait de créer des appareils plus petits et moins énergivores.
Les travaux, menés par Michelle Quien, Cody Ritt et Zitang Wei, ont été financés par le département américain de l’Énergie. Le défi désormais : passer de l’expérience de laboratoire à une production industrielle abordable.
Article : « A molecularly impermeable polymer from two-dimensional polyaramids » – DOI : 10.1038/s41586-025-09674-9
