En retravaillant les liaisons au sein du matériau, les scientifiques ont produit un plastique supramoléculaire doté d’une résistance mécanique comparable.
Des scientifiques de l’université finlandaise de Turku, qui expérimentent des plastiques de nouvelle génération, ont mis au point une forme de ce matériau aux capacités impressionnantes, notamment celle de se décomposer rapidement après usage. Ce plastique « supramoléculaire » respectueux de l’environnement est donc hautement recyclable et, moyennant un réglage minutieux de sa teneur en eau, il peut être transformé en adhésif ou même s’auto-réparer instantanément lorsqu’il est endommagé.
Si les plastiques conventionnels persistent aussi longtemps dans l’environnement, c’est en raison des liens chimiques incroyablement forts entre les monomères qui les composent. Ces particules s’assemblent pour former des polymères par le biais de ce que l’on appelle des liaisons covalentes, mais les scientifiques espèrent façonner des formes plus écologiques du matériau sur la base de liaisons non covalentes.
Ces liaisons plus faibles sont mieux adaptées à la dégradation et au recyclage du matériau, mais elles ont un coût en termes de performances mécaniques. Nous avons examiné quelques exemples intéressants de ces matériaux « supramoléculaires » sous la forme de polymères hybrides pour l’administration de médicaments, de plastiques auto-assemblés et d’adhésifs qui fonctionnent à des températures extrêmes.
En exploitant une technique appelée séparation de phase liquide-liquide (LLPS : Liquid-liquid phase separation), les auteurs de la nouvelle étude affirment avoir mis au point un plastique supramoléculaire ayant la résistance mécanique d’un plastique classique. Le matériau contient des liaisons non covalentes de haute résistance qui sont réversibles, ce qui lui permet d’être dégradé ou recyclé après usage, ainsi que d’autres propriétés utiles.
Le plastique présente une capacité « remarquable » à être étiré et déformé avec une faible teneur en eau, tandis que l’augmentation de cette teneur en eau le transforme en adhésif. En outre, cette teneur en eau plus élevée permet au plastique de se cicatriser instantanément lorsqu’il est brisé en morceaux.
« Par rapport aux plastiques classiques, nos nouveaux plastiques supramoléculaires sont plus intelligents, car ils conservent non seulement une forte propriété mécanique, mais aussi des propriétés dynamiques et réversibles qui rendent le matériau autoréparable et réutilisable », explique le Dr Jingjing Yu, auteur de l’étude.
Les polymères autoréparables sont une technologie prometteuse au potentiel très étendu, et pourraient à l’avenir se retrouver dans la peinture des voitures qui réparent leurs propres rayures, dans les boîtiers d’iPhone qui se réparent eux-mêmes et dans les batteries de nouvelle génération. Les scientifiques pensent que l’utilisation de leur approche pour combiner cette propriété avec une dégradation et une recyclabilité plus faciles ouvre de nouvelles voies passionnantes autour des plastiques supramoléculaires écologiques.
« Des preuves émergentes ont montré que le LLPS pourrait être un processus important lors de la formation des compartiments cellulaires », a déclaré Jingjing Li. « Maintenant, nous avons fait progresser ce phénomène d’inspiration biologique et physique pour relever le grand défi de notre environnement. Je pense que d’autres matériaux intéressants seront explorés avec le processus LLPS dans un avenir proche. »
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202204611
