Des chercheurs de l’Université de Virginie ont mis au point une nouvelle architecture polymérique, le réseau de polymères en « bouteille brosse pliable », qui permet de surmonter la contrainte historique liant rigidité et extensibilité dans les matériaux polymères. Cette innovation ouvre la voie à des applications révolutionnaires, notamment dans les implants médicaux et les robots souples.
Depuis l’invention du caoutchouc vulcanisé en 1839, il a toujours été considéré que renforcer un matériau polymérique impliquait de sacrifier sa capacité à s’étirer. Cette limitation provient des croisements moléculaires entre les chaînes polymériques qui, en augmentant la rigidité, restreignent la liberté de déformation et rendent le matériau plus fragile.
L’équipe dirigée par le professeur Liheng Cai a conçu des polymères en forme de « bouteille brosse » dotés de chaînes latérales flexibles et d’une colonne vertébrale capable de se comprimer et de s’étendre. Cette architecture stocke une longueur cachée dans la structure du polymère, qui se déploie lorsque le matériau est étiré, permettant une élasticité jusqu’à 40 fois supérieure à celle des polymères standards sans perte de rigidité.
L’indépendance entre rigidité et extensibilité provient de la conception des chaînes latérales, qui définissent la rigidité, et de la structure interne, qui gère la capacité d’élongation. Cette flexibilité architecturale permet d’adapter la composition chimique à différentes applications, telles que la création de gels biomimétiques ou de matériaux capables de résister à des températures extrêmes.
En outre, ces polymères sont compatibles avec l’impression 3D, même en présence de nanoparticules inorganiques, permettant des applications avancées en électronique portable, en prothèses médicales ou encore dans les muscles artificiels pour robots souples.
Cette découverte, publiée dans Science Advances, constitue une étape clé vers la conception de matériaux polymériques à haute performance adaptés aux défis technologiques actuels et futurs.
