Des chercheurs ont créé un matériau plus résistant que l'acier et léger comme le plastique
08/02/2022
Les ingénieurs chimistes du célèbre Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont créé un nouveau matériau plus résistant que l'acier et léger comme le plastique. Au-delà de la prouesse technologique, il apparaît que ce matériau révolutionnaire pourrait être facilement fabriqué en grande quantité, notamment pour la construction automobile.
Contrairement à d'autres polymères, le nouveau matériau est bidimensionnel et s'auto-assemble en feuilles. Jusqu'à présent, les scientifiques croyaient qu'il était impossible d'induire des polymères pour former des feuilles 2D.
«Les polymères, qui incluent tous les plastiques, sont constitués de chaînes de blocs de construction appelés monomères. Ces chaînes se développent en ajoutant de nouvelles molécules à leurs extrémités. Une fois formés, les polymères peuvent être façonnés en objets tridimensionnels, tels que des bouteilles d'eau, en utilisant le moulage par injection », indique le communiqué officiel.
Les scientifiques des polymères ont longtemps émis l'hypothèse que si les polymères pouvaient être amenés à se développer en une feuille bidimensionnelle, ils devraient former des matériaux extrêmement résistants et légers. Cependant, de nombreuses décennies de travail dans ce domaine ont conduit à la conclusion qu'il était impossible de créer de telles feuilles. L'une des raisons en est que si un seul monomère tourne vers le haut ou vers le bas, hors du plan de la feuille en croissance, le matériau commencera à se dilater en trois dimensions et la structure en forme de feuille sera perdue.
"Nous ne pensons généralement pas que les plastiques sont quelque chose que vous pourriez utiliser pour soutenir un bâtiment, mais avec ce matériau, vous pouvez permettre de nouvelles choses", a déclaré Michael Strano, professeur de génie chimique carbone P. Dubbs au MIT et le auteur principal de la nouvelle étude. "Il a des propriétés très inhabituelles et nous en sommes très excités."
La nouvelle étude montre un nouveau processus de polymérisation qui, en fait, génère une feuille bidimensionnelle appelée polyaramide. Les disques s'empilent les uns sur les autres et sont maintenus ensemble par des corps d'hydrogène, ce qui rend la structure très stable et solide.
"Au lieu de créer une molécule en forme de spaghetti, nous pouvons créer un plan moléculaire en forme de feuille, où les molécules s'accrochent ensemble en deux dimensions", a poursuivi Strano. "Ce mécanisme se produit spontanément en solution, et après avoir synthétisé le matériau, nous pouvons facilement enduire par centrifugation des films minces extraordinairement résistants."
Les recherches indiquent que le nouveau matériau est 4 à 6 fois plus résistant que le verre pare-balles et qu'il faut 2 fois plus de force pour le casser que l'acier. Pourtant, sa densité est d'environ 1/6ème de la densité de l'acier. Il est également imperméable aux gaz, se verrouillant comme des briques LEGO afin que les molécules ne puissent pas s'intercaler.
"Cela pourrait nous permettre de créer des revêtements ultrafins qui peuvent complètement empêcher l'eau ou les gaz de passer", a conclu Strano. "Ce type de revêtement barrière pourrait être utilisé pour protéger le métal dans les voitures et autres véhicules, ou les structures en acier."
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