Takashi Miyata de l'Université du Kansai et ses collègues rapportent dans Communication Nature un gel sensible à la température qui absorbe l'humidité et, lorsqu'il est chauffé, le libère sous forme d'eau. Les applications incluent des matériaux économes en énergie pour la condensation de l'humidité dans l'eau.

Les hydrogels sont des matériaux très absorbants, et lorsqu'ils incorporent des chaînes polymères qui répondent à des stimuli externes (tels que le pH ou la température), ils peuvent afficher des changements de volume brusques lorsque les conditions environnantes changent. De tels hydrogels sensibles aux stimuli ont une gamme d'applications potentielles, par exemple dans les systèmes d'administration de médicaments, capteurs, culture cellulaire et ainsi de suite.

En particulier, les hydrogels thermosensibles conservés dans une solution aqueuse subissent une transition de phase réversible au-dessus d'une température critique qui provoque une transition d'un état hydraté à un état déshydraté, ce qui entraîne un rétrécissement drastique du gel. De nombreuses études existent sur les hydrogels qui répondent aux changements de température en solution, mais le comportement des gels séchés à l'air n'a pas encore été étudié.

Maintenant, Takashi Miyata de l'Université du Kansai et ses collègues présents dans une étude publiée dans Communication Nature un gel sensible à la température qui absorbe l'humidité et, lorsqu'il est chauffé, le libère sous forme d'eau.

Le gel contient un polymère thermosensible et un composant hydrophile (alginate de sodium) qui stimule l'absorption d'eau. La température de transition de ce matériau est proche de la température ambiante, 32°C. Lorsqu'il est exposé à une humidité relative élevée (80%) à 25°C, le gel absorbe 0,6 g d'eau par gramme et gonfle. La présence d'eau sur les chaînes polymères les fait réagir à la température de la même manière que les hydrogels immergés en solution, pour que les chaînes, qui sont initialement hydrophiles, devient hydrophobe avec l'élévation de la température. Quand cela arrive, les molécules d'eau se désorbent et se condensent en eau liquide. En effet, lorsque l'échantillon est chauffé à une température allant jusqu'à 50°C, l'eau apparaît à sa surface, et sa quantité augmente considérablement pour des températures supérieures à 40 °C.

Ainsi le gel agit comme un déshumidificateur mais, contrairement aux déshumidificateurs traditionnels qui nécessitent de l'énergie pour évaporer l'eau absorbée pour régénérer la matière, puis de le condenser pour la collecte, le gel peut condenser l'eau simplement en réponse à un petit changement de température (de 25 °C à 50 °C). La régénération de la matière et la collecte de l'eau peuvent ainsi être réalisées avec très peu d'énergie. Une optimisation supplémentaire est encore nécessaire, mais les gels thermosensibles comme celui présenté dans cet article pourraient trouver des applications en tant que matériaux économes en énergie pour condenser l'humidité dans l'eau.

Hydrogel

Un hydrogel est un réseau polymérique formé de chaînes polymériques hydrophiles; l'hydrophilie des chaînes fait que lorsqu'ils sont immergés dans les eaux, les hydrogels peuvent absorber de grandes quantités d'eau (un hydrogel peut contenir plus de 90 % d'eau), qui fait gonfler le gel, en conservant sa structure 3D. Les hydrogels sont utilisés dans de nombreux contextes, par exemple comme échafaudages en génie tissulaire, pour l'administration prolongée de médicaments ou, s'ils contiennent des additifs sensibles à des molécules spécifiques, comme biocapteurs.