Les hydrogels ont montré un potentiel significatif dans tout, des pansements pour des blessures aux robots souples, mais leurs applications ont été limitées par leur manque de ténacité – à ce jour. Une équipe de scientifiques de l’Université d’Hokkaido a mis au point un nouvel ensemble de composites hydrogel ou «de composites doux renforcés de fibres» qui combinent des hydrogels avec des tissus de fibres tissées pour créer un matériau cinq fois plus résistant que l’acier au carbone.

Les matériaux composites existent depuis des millénaires et le principe est très simple. Une substance très souple comme la boue peut être rendue assez résistante pour fabriquer des briques en ajoutant de la paille comme matériau de trempe. Il en va de même pour l’ajout de la poterie broyée à la brique, les fragments de coquillages dans la céramique ou la fibre de verre au plastique.

Ce dernier est très similaire à l’hydrogel renforcé par des fibres. Les hydrogels sont constitués de chaînes de polymères hydrophiles qui absorbent jusqu’à 90 % d’eau. Ils ne sont pas très solides ou durables, mais en ajoutant de minuscules fibres de verre, les chercheurs ont créé un matériau dur, pliable et étirable.

Selon l’équipe, l’hydrogel composite est remarquablement résistant, probablement en raison de liaisons ioniques dynamiques entre la fibre et les hydrogels, et à l’intérieur des hydrogels. Dans les essais utilisant des gels de polyampholytes et une seule fibre de verre mesurant 10μm de diamètre, le matériau s’est avéré être 25 fois plus résistant que le tissu de fibre de verre, 100 fois plus résistant que les hydrogels et 5 fois plus résistant que l’acier au carbone, basés sur la quantité d’énergie nécessaire pour les détruire.

« Les hydrogels renforcés de fibres, avec un niveau d’eau de 40 %, sont respectueux de l’environnement », déclare le Dr Jian Ping Gong, « Le matériau a de multiples applications potentielles en raison de sa fiabilité, durabilité et flexibilité. Par exemple, en plus de la mode et son utilisation dans la fabrication, il pourrait être utilisé comme des ligaments artificiels et des tendons, qui sont soumis à de fortes tensions de charge. « 

https://www.oia.hokudai.ac.jp/blog/new-tougher-than-metal-fiber-reinforced-hydrogels/

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201605350/abstract