fr.wedoany.com Rapport : Des chercheurs de l'Université d'Osaka (University of Osaka) ont mis au point une stratégie de coopération multi-voies pour renforcer la ténacité des élastomères. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Les élastomères sont une classe de polymères hautement élastiques capables de se déformer considérablement sous contrainte externe et de retrouver leur forme initiale après suppression de la contrainte. Cependant, les élastomères traditionnels manquent de ténacité, et les microfissures peuvent facilement entraîner la déchirure du matériau. Pour améliorer la ténacité, l'industrie adopte généralement une stratégie de dissipation d'énergie, qui permet au polymère d'absorber et de convertir l'énergie mécanique pendant la déformation, réduisant ainsi le risque de propagation des fissures.
Il existe actuellement trois principales voies de dissipation d'énergie. La première est le glissement moléculaire, qui consiste à incorporer des molécules de rotaxane dans l'élastomère, leur permettant de glisser et de tourner sous l'effet d'une force externe, redistribuant ainsi la contrainte. La deuxième est la rupture de liaison induite par la force, où des molécules contenant des liaisons « sacrificielles » sont intégrées dans l'élastomère ; ces liaisons se rompent sous contrainte, retardant les dommages. La troisième est l'enchevêtrement des chaînes, qui introduit des enchevêtrements structurellement définis par conception moléculaire, permettant aux chaînes de glisser sous contrainte et de redistribuer la tension du réseau.
L'utilisation isolée de l'une ou l'autre de ces stratégies n'apporte qu'une amélioration limitée de la ténacité des élastomères. Intégrer plusieurs mécanismes dans un seul matériau et les activer de manière séquentielle pour obtenir un renforcement synergique de la ténacité reste un défi technique. L'équipe de l'Université d'Osaka a introduit des molécules cycliques dotées de liaisons sacrificielles dans l'élastomère. Xue Li, premier auteur de l'étude, explique que les recherches intègrent trois voies de dissipation d'énergie, qui sont activées séquentiellement à mesure que la contrainte appliquée augmente. Lorsqu'une contrainte est appliquée, les molécules cycliques glissent d'abord pour absorber la force ; lorsque la contrainte augmente, les cycles se rompent pour former des chaînes linéaires ; sous une contrainte encore plus élevée, les chaînes linéaires s'enchevêtrent avec d'autres chaînes, dissipant l'énergie par glissement du réseau. Ce mécanisme d'activation séquentielle améliore de manière synergique la ténacité de l'élastomère.
Cette stratégie peut être utilisée pour fabriquer des matériaux alliant flexibilité et durabilité, avec des applications couvrant des produits tels que les pneus, les gants et les adhésifs. Les travaux de recherche, intitulés « Renforcement de la ténacité des élastomères par activation séquentielle de la dissipation d'énergie multi-voies », ont été publiés dans Nature Communications, avec le DOI : 10.1038/s41467-026-74148-z.
