Élastomère à cristaux liquides aux capacités auxétiques, montrant sa flexibilité et sa haute qualité optique. Crédit :Devesh Mistry
Les scientifiques ont découvert le premier matériau synthétique qui devient plus épais - au niveau moléculaire - au fur et à mesure qu'il est étiré.
Des chercheurs dirigés par le Dr Devesh Mistry de l'Université de Leeds ont découvert un nouveau matériau non poreux qui possède des propriétés d'étirement "auxétiques" uniques et inhérentes. Leurs conclusions sont publiées aujourd'hui dans Communication Nature .
Il existe des matériaux dans la nature qui présentent des capacités auxétiques, comme la peau de chat, la couche protectrice des coquilles de moules et des tendons du corps humain. Les experts recherchent activement des matériaux auxétiques synthétiques depuis plus de 30 ans, mais jusqu'à présent n'ont pu les créer qu'en structurant des matériaux conventionnels à l'aide de procédés d'ingénierie complexes, y compris l'impression 3D. Ces processus prennent du temps, cher, et peut conduire à un affaiblissement, produits poreux.
L'identification d'une version moléculaire synthétique est une avancée majeure pour les physiciens, scientifiques des matériaux et sociétés de développement, mais les chercheurs reconnaissent que davantage de recherches sont nécessaires pour développer une compréhension plus complète de ce qui motive le comportement auxétique et comment ce comportement peut être appliqué commercialement.
Dr Mistry, de l'École de physique et d'astronomie de Leeds, a déclaré :« C'est une découverte vraiment passionnante, qui auront des avantages significatifs à l'avenir pour le développement de produits avec un large éventail d'applications. Ce nouveau matériau synthétique est intrinsèquement auxétique au niveau moléculaire et est donc beaucoup plus simple à fabriquer et évite les problèmes habituellement rencontrés avec les produits d'ingénierie. Mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre exactement comment ils peuvent être utilisés. »
Le Microscope Elastomer Stress-Strain Enclosure (MESSE) - équipement sur mesure conçu par Devesh Mistry utilisé dans la recherche LCE. Crédit :Devesh Mistry
Il a ajouté :« Lorsque nous étirons des matériaux conventionnels, comme les barres d'acier et les élastiques, ils deviennent plus minces. Les matériaux auxétiques, en revanche, deviennent plus épais.
"Les auxétiques sont également excellents pour l'absorption d'énergie et la résistance à la fracture. Il peut y avoir de nombreuses applications potentielles pour les matériaux avec ces propriétés, y compris les armures corporelles, architecture et équipements médicaux. Nous avons déjà déposé un brevet et discutons avec l'industrie des prochaines étapes."
Développer le potentiel des cristaux liquides
L'équipe a découvert le matériau dont le nom n'a pas encore été nommé en examinant les capacités des élastomères à cristaux liquides. Les cristaux liquides sont surtout connus pour leur utilisation dans les écrans de téléphones portables et de télévision et ont des propriétés à la fois liquides et solides. Lorsqu'ils sont liés à des chaînes polymères pour former des réseaux caoutchouteux, ils ont des propriétés complètement nouvelles et des applications possibles.
Devesh Mistry et Helen Gleeson. Crédit :Université de Leeds
"Nos résultats démontrent une nouvelle utilisation des cristaux liquides au-delà des écrans plats et des téléviseurs que beaucoup d'entre nous connaissent, " a déclaré le professeur Helen Gleeson, co-auteur de l'étude et responsable de la physique et de l'astronomie à Leeds.
"Ce nouveau matériau synthétique est un excellent exemple de ce que la recherche en physique et l'exploration du potentiel de matériaux tels que les cristaux liquides peuvent découvrir. La collaboration entre des scientifiques ayant plusieurs domaines d'expertise et les vastes installations techniques dont nous disposons à Leeds permettent ce type d'exploration et de découverte possible."
Les instruments et l'expertise du personnel du Centre de microscopie et de spectroscopie électroniques de Leeds (LEMAS) de l'Université ont permis à l'équipe de tester rigoureusement le nouveau matériau.
Le professeur Gleeson a déclaré :"Nous voulions être sûrs que le matériau ne se décomposerait pas ou ne deviendrait pas poreux lorsqu'il était étiré à ses limites. Notre centre LEMAS avait les outils pour le faire."
