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Nancy Sottos (professor of materials science), Scott White (professor of aerospace engineering) et Jeffrey Moore (professor of chemistry), les auteurs de la découverte.
Jeffrey Moore et ses collaborateurs s'étaient déjà fait un nom en 2001 en créant des plastiques auto-réparateurs. L'idée était d'inclure des micro-capsules dans le plastiqueplastique qui, sous l'action d'un choc ou d'une contrainte altérant ce dernier, libéraient un liquide se répandant dans les micro-fissurations par capillarité. En se solidifiant par polymérisation au contact d'un catalyseur, celui-ci réparait donc les dégâts subis dans une large mesure.
Crédit : Jeffrey Moore.
Les recherches pour améliorer cette technique ont conduit à une nouvelle façon de produire des réactions chimiques, comme il est indiqué dans l'article publié dans Nature.
Normalement, un bon moyen d'activer des réactions chimiques consiste à augmenter la température ou à utiliser un faisceau lumineux. Ici, c'est par des contraintes mécaniques que les réactions sont provoquées. L'idée est de prendre de longues chaînes de polymèrespolymères mais possédant en leur milieu un groupe chimique en forme d'anneau avec seulement 4 atomesatomes de carbonecarbone. On appelle ça un mécanophore, et c'est une configuration assez instable où l'anneau ne demande qu'à s'ouvrir.
L'étape suivante a consisté à plonger ces polymères dans un solvantsolvant organique et à soumettre le tout à des ultrasonsultrasons. Il se produit alors une série de zones de compressions et d'expansions dans la solution en raison de la formation de bulles de cavitationcavitation. Ce processus soumet donc bien les polymères à des contraintes mécaniques. Comme prévu, l'anneau carboné s'ouvre, et il se produit des réactions chimiques, notamment entre les différents polymères.
Ce qui est intéressant c'est que, outre d'activer des réactions d'une façon différente, un contrôle sur le type de réaction désiré devient possible comme les résultats des expériences l'ont montré. Bien plus, certaines réactions impossibles auparavant le deviennent !
Quel rapport avec les matériaux auto-réparateurs ?
Jusqu'à présent, il fallait non seulement des micro-capsules mais aussi deux liquides dont le contact déclencherait une réaction de polymérisation comblant les micro-fissures. Ici, il y a potentiellement le moyen de sauter des étapes dans l'obtention d'un matériaumatériau capable de s'auto-réparer.
Les applicationsapplications possibles pour une production industrielle et aisée de tels matériaux sont nombreuses. Des composants d'avions, de satellites et même des implants biologiques capables de se maintenir plus longtemps et plus sûrement en bon état, repoussant les contraintes de la fatigue mécanique sont d'un intérêt évident. Les chercheurs envisagent même, par ce procédé, des matériaux changeant de couleurscouleurs pour prévenir qu'un seuil de fragilité a été dépassé !
