Le nouvel élastomère s'étire jusqu'à 100 fois sa taille et se remet des dommages

Les chimistes de Stanford ont développé un matériau qui s'étire 100 fois par rapport à sa taille d'origine, puis se rétracte sans perdre en propriétés. Il répond également à un champ électrique et se remet des dommages.

Les propriétés uniques du nouvel élastomère offrent d'énormes opportunités pour son utilisation dans divers domaines de l'industrie, y compris la robotique et la médecine, par exemple, comme base pour la peau artificielle et les muscles artificiels.

Les muscles artificiels peuvent désormais être utilisés dans l'électronique grand public et la robotique, mais les moindres défauts et dommages réduisent considérablement l'élasticité du matériau. Les élastomères existants s'étirent généralement deux à trois fois. De plus, ils ne peuvent pas récupérer des perforations ou des rayures sans interférence extérieure (comme le chauffage). Le nouvel élastomère est exempt de toutes ces lacunes, explique Zhengang Bao , professeur de génie chimique à l'Université de Stanford .



Les inventeurs expliquent pourquoi le polymère est capable de s'étirer à une distance aussi incroyable. Comme l'auto-guérison, cette propriété s'explique par une amélioration cardinale de la formation de la réticulation - des liaisons chimiques spéciales entre les molécules de polymère. Au cours de ce processus, les chaînes linéaires de molécules sont connectées en une structure de filet similaire à un filet de pêche.

Pour améliorer les propriétés du matériau, les scientifiques ont d'abord conçu des molécules organiques spéciales qui se fixent aux courts brins de polymères dans leurs liaisons transversales, créant des structures appelées ligands. Ces ligands se combinent ensuite pour former des chaînes polymères plus longues, comme des bobines de ressort avec leur extensibilité inhérente.

Ensuite, des ions métalliques sont ajoutés au matériau, qui sont chimiquement liés aux ligands. En conséquence, lorsque le matériau résultant est étiré, les nœuds de la structure sont affaiblis et permettent aux ligands de se séparer les uns des autres. Si la tension a disparu, la proximité des ions métalliques et des ligands rapproche à nouveau la grille. Chaque ion métallique est lié à au moins deux ligands, et même si l'une des liaisons est perdue à cause de la tension ou des dommages, il peut alors restaurer cette liaison s'il est suffisamment proche du ligand.



La structure chimique du matériau explique pourquoi il restaure indépendamment la forme après un dommage. L'auto-guérison a lieu à des températures de -20 ° C et plus, un chauffage spécial n'est pas nécessaire.



Les propriétés physiques de l'élastomère - son extensibilité ou son taux de cicatrisation - peuvent varier en modifiant la quantité et le type d'ions métalliques ajoutés aux matières organiques. Grâce au métal, le polymère réagit également à un champ électrique, c'est-à-dire que ces muscles artificiels peuvent être contrôlés par des impulsions électroniques provenant d'un ordinateur.



Le matériau est idéal pour fabriquer du cuir artificiel qui peut être tiré sur les prothèses de personnes ayant des membres perdus. Bien sûr, l'élastomère auto-cicatrisant convient pour couvrir les cas et les couvertures d'électronique portable, smartphones, dispositifs médicaux, implants, etc. Les

travaux scientifiques de Zheng Bao et ses collègues ont été publiés dans la revue Nature Chemistry (doi: 10.1038 / nchem.2492, pdf ).

Source: https://habr.com/ru/post/fr393387/