Des chercheurs créent un hydrogel aussi résistant que du verre incassable

Une équipe de scientifiques de l’université de Cambridge a créé un nouveau type de matériau souple étonnant. Grâce à sa structure unique, celui-ci peut supporter des contraintes monumentales et retrouver rapidement sa forme originelle.

Des propriétés uniques

Les polymères hydratés actuels, ou hydrogels, possèdent des propriétés semblables à celles du caoutchouc (souples et extensibles), mais ne parviennent pas à reprendre leur forme initiale lorsqu’ils sont soumis à une forte compression. Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature Materials, Oren Scherman et ses collègues ont créé un matériau capable de retrouver cette dernière en quelques minutes seulement.

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Composé à 80 % d’eau et se comportant globalement comme du verre incassable, leur gel souple peut subir 16 passages successifs d’une voiture de 1 200 kg sans présenter de déformation durable, et pourrait par conséquent être utilisé dans de nombreux domaines.

À l’intérieur du matériau, on retrouve un polymère composé de deux types de molécules « invitées » (un perfluorophényle et un phényle) enchaînées les unes aux autres et encapsulées à l’intérieur de molécules « hôtes » en forme de tonneau appelées cucurbiturils, créant ainsi un réseau en treillis. Se formant par attraction entre des charges opposées, les liens transversaux se font et se défont constamment.

Les scientifiques britanniques ont modifié la structure des molécules phényles invitées dans le réseau pour les rendre plus hydrophobes, ce qui s’est traduit par un allongement du délai durant lequel les liaisons transversales persistaient, augmentant ainsi la résistance de l’hydrogel à la compression. L’équipe a expliqué avoir produit toute une gamme de gels, dont l’aspect allait du caoutchouc au verre.

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Un large éventail d’applications

« De tels travaux dépassent les limites de ce qui était considéré comme possible », estime Richard Hoogenboom de l’université de Gand, en Belgique, qui n’a pas participé à l’étude. « Les réseaux de polymères sont généralement soit solides, soit déformables, alors que ce gel combine les deux propriétés pour créer des matériaux déformables, solides et résistants semblables à du verre. »

« Cette nouvelle classe de matériaux est très prometteuse pour un large éventail d’applications, notamment le remplacement du cartilage, les peaux électroniques, les membres prothétiques, les dispositifs portables et la robotique molle », conclut Scherman.