Un élastique auto-cicatrisant

N°11 - Février 2008

Des chercheurs français ont mis au point un tout nouveau matériau élastique qui se répare de lui-même. Cette découverte ouvre la voie à de très nombreuses applications industrielles.

Il ressemble à un élastique ou à un morceau de caoutchouc très flexible. Mais s’il est cassé, il suffit de presser les deux extrémités l’une contre l’autre pendant quelques minutes pour qu’il se répare de lui-même. Pas de colle, juste une légère pression des doigts à température ambiante. Au bout de quelques instants, l’élastique retrouve son état initial. On peut l’étirer sans qu’il ne se casse à nouveau. Et « ce processus de rupture et de réparation peut être répété de nombreuses fois », comme l’expliquent les chercheurs français qui ont publié leur découverte dans la revue Nature jeudi dernier, le 21 février.

Cette invention a été mise au point par le laboratoire Matière molle et chimie, une unité du Centre national français de la Recherche scientifique et de l’Ecole supérieure de Physique et de Chimie industrielles (ESPCI) de Paris. Ce laboratoire a été créé par Pierre-Gilles de Gennes, Prix Nobel de physique 1991.

« Un tour de force », explique le professeur Ludwik Leibler, scientifique polonais qui dirige le laboratoire de l’ESPCI, car la grande innovation est la composition chimique de ce matériau. Les ingrédients de cet élastique magique sont simples : des acides gras, comme ceux que l’on trouve dans les huiles végétales, et de l’urée, composant dégradé d’acides aminés que l’on trouve dans l’urine qui peut être synthétisée.

A la différence du caoutchouc qui est constitué de longues chaînes de grosses molécules reliées entre elles par des liaisons fortes, le nouvel élastique contient un ensemble de petites molécules d’acides gras. Ce sont elles qui sont actives dans le processus d’auto-cicatrisation. Le réseau de molécules est renforcé par des liaisons hydrogènes qui permettent au matériau de s’étirer jusqu’à plusieurs fois sa longueur et de revenir en place. Les expériences ont montré que la cicatrisation peut s’effectuer encore plusieurs heures après la coupure ou la cassure.

Les recherches du laboratoire parisien appartiennent à ce qu’on appelle la « chimie supramoléculaire ». Puisqu’ils utilisent des matières naturelles courantes et renouvelables et qu’ils souhaitaient appliquer leurs découvertes à grande échelle, les chercheurs du laboratoire ont conclu, en 2000, un partenariat avec une société privée, la firme Arkema, qui a repris les activités chimiques du groupe pétrolier et gazier français Total. En 2004, Arkema a commencé à développer des applications industrielles de cette découverte, dont certaines sont quasiment prêtes et pourraient être mises sur le marché d’ici un à deux ans. Arkema envisage de fabriquer « toutes sortes d’articles qui après s’être cassés ou fissurés, pourraient être réutilisés grâce à l’auto-cicatrisation ». On évoque des tissus pour vêtements dont les trous se rebouchent d’eux-mêmes, des semelles de chaussures indéformables, des jouets d’enfants qui se réparent tout seul ou encore certaines pièces détachées de moteurs qui pourraient s’auto-réparer sans avoir besoin de passer entre les mains d’un garagiste.

« Si vous percez un joint d’étanchéité dans un mur, il va se réparer tout seul. Cela concerne tout ce qui travaille dans la compression, comme les joints de structure, les revêtements susceptibles de se rayer », explique le directeur du laboratoire, Ludwik Leibler. En réalité les applications sont presque infinies.

Pour l’heure, la société Arkema dit avoir « deux familles de produits prêtes à être mises sur le marché » dans un an ou deux. Le temps d’effectuer encore quelques améliorations sur les caoutchoucs, aujourd’hui encore un peu faibles en résistance.

La première famille de produits, indique Manuel Hidalgo, chercheur chez Arkema, concerne les bitumes qui utilisent, comme dans le cas des caoutchoucs, des molécules d’origine végétale. Et pour donner au bitume une résistance supérieure aux matériaux fabriqués à base d’hydrocarbures, « on associe les molécules, par exemple d’huiles végétales, pour leur donner une forme solide à température ambiante », précise Manuel Hidalgo. Cette famille de produits concerne aussi les vernis, adhésifs et peintures dont la fabrication est, elle aussi, plus économe car elle se fait à des températures plus basses que lorsque l’on utilise des dérivés d’hydrocarbures.

La deuxième famille concerne des plastiques faits, là aussi, de molécules végétales associées qui offrent une meilleure biodégradabilité et dont l’avantage est d’être plus résistants aux produits solvants. La cerise sur le gâteau, soulignent Justin Maynar et Tazuko Aida, de l’Université de Tokyo, dans un article accompagnant celui des chercheurs français, c’est que ce matériau est vraiment écologique. En effet, il peut être détruit par la chaleur puisqu’il fond dans l’eau chauffée à 100°, et il est recyclable car il se reconstitue en refroidissant tout en gardant ses propriétés.

Virginie Langerock

Dernière modification : 28/04/2010

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