Gentside Découverte

Un matériau hydrogel cinq fois plus résistant que l'acier

Un matériau hydrogel cinq fois plus résistant que l'acier

Le matériau à base d'hydrogel et de fibres conçu par les chercheurs de l'Université d'Hokkaido.Photo Gentside

Concevoir de nouveaux matériaux est un défi de taille pour les scientifiques qui cherchent à leur conférer le plus d'avantages possible afin d'étendre leurs applications potentielles. C'est dans cette perspective qu'une équipe de l'Université d'Hokkaido au Japon a conçu une invention pour le moins innovante. 

À première vue, leur création ressemble à  un simple carré de tissu. Sauf que celui-ci est hautement flexible, étirable et plus résistant que du métal. Le secret de ce matériau réside dans sa composition qui combine des hydrogels contenant une forte concentration d'eau et un tissu fait de fibres de verre d'un diamètre d'environ 10 micromètres.

Cinq fois plus résistant que de l'acier au carbone

Les hydrogels comme le tissu en fibres de verre présentent une certaine résistance ainsi que des propriétés avantageuses. Combiner les deux a ainsi permis d'associer ces particularités et renforcer la résistance de l'ensemble.

Selon l'étude publiée en janvier dans la revue Advanced Functional Materials, les hydrogels aux fibres obtenus seraient 25 fois plus résistants que le tissu en fibres seul et 100 fois plus que les autres hydrogels, si l'on considère l'énergie nécessaire pour les détruire.

Les scientifiques pensent que cette résistance viendrait en partie des liaisons ioniques dynamiques qui s'établissent entre les fibres et les hydrogels dans lesquels elles sont plongées, mais aussi à  l'intérieur même des hydrogels. «Par conséquent, les hydrogels nouvellement développés sont cinq fois plus résistants que de l'acier au carbone» affirme un communiqué de l'Université.

De multiples applications

Les hydrogels sont déjà des matériaux utilisés dans de nombreux domaines y compris dans le domaine biomédical car ils présentent la particularité d'être biocompatibles et non-toxiques. Néanmoins, leur résistance limitée a constitué un obstacle pour certaines applications. D'où l'intérêt de l'invention des chercheurs japonais.

«Le matériau a de multiples applications potentielles en raison de sa fiabilité, sa solidité et sa flexibilité», a expliqué le Pr. Jian Ping Gong qui a dirigé les travaux. «Par exemple, en plus d'utilisations dans la mode et l'industrie, il pourrait être employé en tant que ligaments ou tendons artificiels, des tissus qui sont soumis à  de fortes tensions» pour supporter le poids du corps. 

D'après ce spécialiste, le principe qu'ils ont utilisé pourrait également être appliqué à  d'autres matériaux comme le caoutchouc pour augmenter sa résistance. «Ce travail fournit un bon guide vers la conception de matériaux composites renforcés par des fibres avec une capacité de résistance extraordinaire à la fracture», conclut l'équipe dans son étude.



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