Des chercheurs de l’Université de Cambridge ont inventé un matériau souple, semblable à de la gelée, qui peut supporter le poids d’un éléphant sans exploser comme un ballon d’eau, même s’il est composé à 80 % d’eau. Lorsque le poids est retiré, le matériau reprend sa forme initiale sans être déformé de façon permanente. Le matériau, décrit comme une “super gelée”, est aussi solide qu’un verre incassable. Il pourrait être utilisé dans diverses applications, notamment la robotique douce, la bioélectronique et le remplacement du cartilage biologique. Les chercheurs affirment qu’à leur connaissance, c’est la première fois qu’une résistance à la compression aussi élevée est intégrée à un matériau souple.
La structure moléculaire des matériaux détermine leur comportement, qu’ils soient mous ou solides, cassants ou robustes. Les scientifiques ont été fascinés par les hydrogels extensibles, semblables au caoutchouc. Il est toutefois difficile de fabriquer des hydrogels capables de supporter une compression sans s’écraser.
Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nature Materials. Sur sa chaîne YouTube officielle, l’université de Cambridge a partagé une vidéo montrant le fonctionnement du matériau. Vous pouvez la visionner ici :
Le Dr Zehuan Huang du département de chimie Yusuf Hamied, premier auteur de l’étude, a déclaré que pour construire des matériaux ayant les propriétés mécaniques recherchées, ils utilisent des réticulants, où deux molécules sont reliées par une connexion chimique. Les hydrogels souples et extensibles sont fabriqués avec des réticulants réversibles, mais les hydrogels rigides et compressibles sont difficiles à fabriquer, “et concevoir un matériau avec ces propriétés est complètement contre-intuitif”, a déclaré Huang dans un rapport publié sur le site de l’Université de Cambridge.
La recherche a été dirigée par le professeur Oren A. Scherman. Les cucurbiturils, qui sont des molécules en forme de tonneau, ont été employés pour créer un hydrogel capable de supporter une compression. La molécule de réticulation cucurbituril lie deux molécules invitées dans sa cavité. Les chercheurs ont créé des molécules invitées qui préfèrent rester à l’intérieur de la cavité pendant des périodes plus longues que d’habitude, ce qui permet au réseau polymère de rester étroitement lié et de supporter la compression.
M. Scherman, directeur du Melville Laboratory for Polymer Synthesis de l’université, explique que l’on pourrait supposer que le polymère éclaterait comme un ballon d’eau contenant 80 % d’eau, “mais ce n’est pas le cas, il reste intact et résiste à d’énormes forces de compression”.
Le Dr Jade McCune, co-auteur de l’étude, déclare que la façon dont l’hydrogel a résisté à la compression “était surprenante” et “ne ressemblait à rien de ce que nous avions vu dans les hydrogels”.
“A notre connaissance, c’est la première fois que des hydrogels semblables à du verre ont été fabriqués”, ajoute Huang.
