Une équipe de chercheurs duUniversité de Californie Merced (UC Merced) a mis au point un matériau souple et flexible avec « durabilité adaptative« , ce qui signifie que devient plus fort lorsqu’il est touché ou étiré.
Le matériel est également conducteur d’électricité.ce qui pourrait permettre de l’utiliser à l’avenir des dispositifs portables ou des capteurs médicaux adaptés à chaque patient.
Les chercheurs ont présenté leur étude lors de la dernière conférence de l’American Chemical Society (ACS) en mars, où ils ont expliqué que l’inspiration pour ce nouveau matériau est venue « de la cuisine ».observation le mélange de fécule de maïs.
« Lorsque je mélange lentement la fécule de maïs et l’eau, la cuillère se déplace facilement.« , explique Yue (Jessica) Wang, spécialiste des matériaux et auteur principal de l’étude. « Mais si je soulève la cuillère et que j’insère ensuite le mélange, la cuillère ne revient pas à l’intérieur.. comment percer une surface dure« .
La pâte montre alors une durabilité adaptative, passant de la malléabilité à la dureté en fonction de la force appliquée. L’équipe de Wang a donc a donc décidé d’imiter cette propriété dans un matériau conducteur solide, et pour ce faire, ils se sont « tournés » vers le polymères conjuguésc’est-à-dire de longues molécules conductrices en forme de spaghetti.
Pour atteindre cet objectif, l’équipe de Wang a cherché àde trouver la bonne combinaison de polymères conjugués pour créer un matériau durable qui imite le comportement adaptatif des particules d’amidon de maïs dans l’eau.
Les chercheurs ont d’abord créé une solution aqueuse de quatre polymères: un long poly(acide 2-acrylamido-2-méthylpropanesulfonique) en forme de spaghetti, des molécules de polyaniline plus courtes et une combinaison hautement conductrice connue sous le nom de poly(3,4-éthylènedioxythiophène) polystyrène sulfonate (PEDOT:PSS). Après avoir étalé une fine couche du mélange et l’avoir séchée pour former un film, l’équipe a testé les propriétés mécaniques du matériau élastique et a constaté qu’au lieu de se briser lors d’impacts très rapides, il se déformait ou s’étirait : plus l’impact était rapide, plus le film devenait élastique et résistant.
L’ajout de 10 % de PEDOT:PSS a amélioré la conductivité et la durabilité d’adaptation du matériau.
Suivant, l’équipe a également expérimenté l’ajout de petites molécules au mélangeIls ont observé comment chaque additif modifiait les caractéristiques des polymères. En fin de compte, les additifs à base de nanoparticules chargées positivement améliorent la fonctionnalité adaptative. L’ajout de molécules chargées positivement à notre matériau l’a rendu encore plus résistant à des taux d’élongation plus élevés », a déclaré Di Wu, chercheur postdoctoral au sein de l’équipe.
L’étape suivante consiste à démontrer l’applicabilité du matériauLe matériau utilisé pour la fabrication des smartwatches est le même que celui utilisé pour la fabrication des smartwatches : il est question de bracelets et de capteurs pour les smartwatches qui pourraient mieux résister à une utilisation quotidienne.
Le matériau pourrait également trouver sa place dans le domaine médical, peut-être en étant intégré dans des dispositifs portables tels que des capteurs cardiovasculaires ou des moniteurs de glucose.
Wu et son équipe ont également réalisé une version antérieure du matériau adaptée à l’impression 3D et ont créé une réplique d’une main humaine pour démontrer son utilisation potentielle en tant que prothèse. « Les applications potentielles sont nombreuses et nous sommes impatients de voir où cette nouvelle propriété non conventionnelle nous mènera », a déclaré M. Wang.
