de la revue La Semaine

Un plastique autorégénérant inspiré du réseau vasculaire

Les chercheurs de l’université de l’Illinois ont développé une technique pour régénérer le plastique. De la résine époxy et un durcisseur (matérialisés en bleu et en rouge sur cette image) circulent à travers un réseau de microcanaux. Lorsque le plastique est endommagé, les microcanaux se brisent et libèrent les composants qui forment un gel qui durcit et reforme de la matière. © Ryan Gergely, université de l’Illinois

Une équipe de chercheurs de l’université de l’Illinois (États-Unis) vient de présenter une avancée prometteuse dans le domaine des matériaux autoréparateurs. Il s’agit d’une technique capable de régénérer du plastique pour reformer de la matière manquante. Si de telles solutions existent déjà pour réparer des éraflures ou des fissures superficielles, le procédé en question peut carrément combler un trou en reconstituant de la matière. Le principe s'inspire du système vasculaire humain avec deux circuits indépendants qui forment un réseau de microcanaux entrelacés. L’un contient de la résine époxy et l’autre un durcisseur.

Lorsque cette structure est endommagée, cela entraîne une rupture des microcanaux, libérant les deux composants qui se mélangent alors et polymérisent pour reformer la matière. Cette technique permet de réparer de larges zones fissurées, et même des trous. Durant les différents essais, le plastique autorégénérant a pu réparer des trous de neuf millimètres de diamètre causés par l’impact d’une balle de pistolet. Qui plus est, le processus peut être répété plusieurs fois.

Lors de leurs essais, les scientifiques de l’université de l’Illinois ont pu réparer des trous d’un diamètre de neuf millimètres en se servant de leur technique autoréparatrice. Ils estiment que leur innovation pourrait servir dans l’automobile pour régénérer certains éléments de carrosserie, mais aussi dans l’aéronautique afin de réparer des pièces en plastique difficiles à remplacer. © Université de l’Illinois

Maîtriser la gravité pour améliorer les plastiques autorégénérants

Dans leur article scientifique publié dans la revue Science, les chercheurs expliquent que le principal défi technique qu’ils ont eu à relever concerne la gestion de la gravité, qui affecte la manière dont les composants liquides s’écoulent une fois les microcanaux rompus. Il leur a fallu trouver le bon compromis dans la fluidité afin de faire en sorte que les produits ne se mélangent pas trop vite, tout en évitant qu’ils dégoulinent de l’orifice sans durcir. Pour cela, lorsque les deux composants entrent en contact, ils forment un gel qui durcit.

Les chercheurs ont aussi travaillé sur le contrôle du processus, afin de pouvoir réparer différents types de dégâts (trous, fissures, rayures) en agissant sur la température et le flux d’écoulement. Le procédé a été éprouvé avec les deux principales catégories de matières plastiques employées dans le commerce, à savoir les thermoplastiques et les thermodurcissables. Selon les chercheurs, leur technique pourrait notamment fonctionner avec des plastiques et des polymères employés dans l’automobile, ainsi que dans le domaine aérospatial.