Des matériaux auto-réparateurs sont en passe de voir le jour
Oubliez le remplacement des pièces cassées : votre smartphone pourrait un jour être capable de se guérir lui-même. Des chercheurs affirment avoir découvert des nanocristaux auto-réparateurs qui peuvent être utilisés dans les semi-conducteurs. Ces nanocristaux sont destinés aux panneaux solaires, mais pourraient avoir un large éventail d’utilisations dans l’électronique. Cela fait partie d’un effort croissant pour trouver des matériaux qui se réparent eux-mêmes afin de réduire les déchets.
« Les utilisateurs pourront désormais réparer à la main les fissures sur des circuits auparavant inaccessibles », a déclaré l’expert en technologie Jonathan Tian. « Habituellement, lorsque de telles cassures se produisent, la puce entière (voire l’appareil entier) pourrait être mise au rebut. En outre, en prolongeant la durée de vie des systèmes électriques, la technologie d’autoréparation réduira la quantité de déchets électroniques entrant dans l’environnement. »
Guéris-toi toi-même
Si les matériaux autoréparables peuvent sembler relever de la science-fiction, comme dans les films Terminator ou Spiderman, ils sont en train de devenir une réalité. Des scientifiques de l’Institut israélien de technologie ont récemment mis au point des nanocristaux semi-conducteurs écologiques capables de s’autoréparer.
Le processus utilise un groupe de matériaux appelés pérovskites doubles qui présentent des propriétés d’auto-guérison après avoir été endommagés par le rayonnement d’un faisceau d’électrons. Les pérovskites, découvertes pour la première fois en 1839, ont récemment attiré l’attention des scientifiques en raison de leurs caractéristiques électro-optiques uniques qui les rendent très efficaces pour la conversion d’énergie, malgré une production peu coûteuse. Les pérovskites pourraient être utiles dans les cellules solaires.
Les nanoparticules de pérovskite ont été produites en laboratoire à l’aide d’un processus court et simple consistant à chauffer le matériau pendant quelques minutes. Un microscope électronique à transmission a mis en évidence des défauts et des trous dans les nanocristaux.
Les enquêteurs « ont vu que les trous se déplaçaient librement à l’intérieur du nanocristal mais évitaient ses bords », écrit l’équipe dans un communiqué de presse. « Les chercheurs ont développé un code qui a analysé des dizaines de vidéos réalisées à l’aide du microscope électronique pour comprendre la dynamique des mouvements à l’intérieur du cristal. Ils ont découvert que les trous se formaient à la surface des nanoparticules, puis se déplaçaient vers des zones énergétiquement stables à l’intérieur. »
Un domaine en pleine expansion
Le domaine des matériaux autoréparables est en pleine expansion. Par exemple, des chercheurs australiens ont récemment démontré un moyen d’aider le plastique imprimé en 3D à se réparer lui-même à température ambiante en utilisant uniquement des lumières. L’équipe de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud a montré que l’ajout d’une « poudre spéciale » à la résine liquide utilisée dans le processus d’impression peut aider ultérieurement à effectuer des réparations rapides et faciles en cas de rupture du matériau.
L’utilisation de lampes LED standard permet de réparer le plastique imprimé en une heure environ, ce qui provoque une réaction chimique et la fusion des deux morceaux cassés.
Les chercheurs affirment que l’ensemble du processus rend le plastique réparé encore plus résistant qu’avant sa détérioration. On espère que le développement de cette technique permettra de réduire les déchets chimiques à l’avenir.
« Dans de nombreux endroits où vous utilisez un matériau polymère, vous pouvez utiliser cette technologie », a déclaré Nathaniel Corrigan, l’un des membres de l’équipe, dans un communiqué de presse. « Ainsi, si un composant tombe en panne, vous pouvez réparer le matériau sans avoir à le jeter. Il y a un avantage évident pour l’environnement, car vous n’avez pas à resynthétiser un tout nouveau matériau chaque fois qu’il est cassé. Nous augmentons la durée de vie de ces matériaux, ce qui va permettre de réduire les déchets plastiques. »
Bram Vanderborght, professeur à la Vrije Universiteit Brussel (Université Libre de Bruxelles) en Belgique, fait partie d’une équipe qui travaille sur des pinces robotiques autoréparables. Ces pinces utilisent des polymères autoréparables et sont destinées à être utilisées dans des environnements où les robots sont souvent endommagés. « Mais cette technologie et notre travail ont également des applications au-delà de l’application actuelle », a-t-il déclaré.
Les robots auto-réparateurs pourraient offrir plus d’autonomie à l’avenir.
« Nous pouvons nous attendre à des progrès dans le développement de systèmes de matériaux tolérants aux dommages qui soutiennent la fonctionnalité électronique et robotique », a déclaré Jonathan Tian. « Ces systèmes peuvent inclure des matériaux capables de détecter les dommages, de signaler l’événement et de guérir ou d’ajuster les propriétés du matériau pour atténuer les dommages afin d’éviter les défaillances ou les dommages futurs. »
Points essentiels à retenir
–Le domaine en plein essor des matériaux autoréparables pourrait un jour permettre de fabriquer des gadgets qui n’auront plus besoin d’être réparés.
– Des chercheurs ont conçu des nanocristaux autoréparables qui peuvent être utilisés dans les semi-conducteurs.
– Des chercheurs australiens ont récemment démontré un moyen d’aider le plastique imprimé en 3D à se guérir lui-même à température ambiante, en utilisant uniquement de la lumière.
https://www.lifewire.com/your-smartphone-might-soon-be-able-to-repair-itself-5215235
https://www.technion.ac.il/en/2022/01/self-repairing-electronics-are-on-the-way/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202110421
https://research.unsw.edu.au/people/dr-nathaniel-corrigan
http://mech.vub.ac.be/multibody/members/bram.htm
