Inspiré par la nature, Des scientifiques chinois ont produit un analogue synthétique du caoutchouc naturel vulcanisé. Leur matériau est tout aussi résistant et durable que l'original. Dans la revue Angewandte Chemie , ils révèlent le secret de leur succès :des chaînes protéiques courtes attachées aux chaînes latérales du squelette polymère assurent une réticulation physique stable et confèrent au matériau un effet « auto-renforçant » sous contrainte. Contrairement aux caoutchoucs conventionnels, il est beaucoup plus facile à recycler.

Le caoutchouc naturel se compose d'une variété de polymères élastiques qui sont traités pour être utilisés dans les pneus, l'industrie automobile, et des produits comme les matelas en caoutchouc. Bien que certains caoutchoucs synthétiques, les polyisoprènes, ont la même structure de chaîne principale que le caoutchouc naturel, les caoutchoucs naturels vulcanisés sont toujours nettement supérieurs car ils sont nettement plus résistants et résistants. La raison en est un effet "auto-renforcé" spontané, une rigidification réversible du matériau sous contrainte mécanique. Ce phénomène est connu sous le nom de cristallisation sous contrainte. On sait que des composants polaires spéciaux (protéines et phospholipides liés de manière non covalente) aux extrémités des chaînes polymères jouent un rôle dans ce degré élevé de ténacité.

La fonctionnalisation des extrémités des chaînes pourrait être un moyen d'améliorer les propriétés mécaniques des caoutchoucs synthétiques, mais les méthodes synthétiques appropriées ont été rares. Des chercheurs dirigés par Yun-Xiang Xu et Guangsu Huang à l'Université du Sichuan à Chengdu, Chine, ont maintenant trouvé une technique. En utilisant un système catalytique déjà établi à base d'éléments de terres rares et spéciaux, précurseurs stabilisés, ils ont réussi à produire de très longues chaînes polymères d'unités isoprène avec un degré élevé de liaison cis dans le squelette et un grand nombre de chaînes latérales avec des groupes hydroxyle polaires à l'extrémité. L'idée était d'imiter le caoutchouc naturel en attachant des biomolécules à ces groupes hydroxyle pour fournir une réticulation physique des chaînes polymères.

Inspiré par la grande stabilité et la résistance de la soie d'araignée, les chercheurs ont choisi d'utiliser des chaînes polymères courtes (oligopeptides) constituées de quatre molécules de l'acide aminé alanine. Il est connu que ces oligoalanines forment des structures en feuillets en accordéon qui constituent les composants durs de la soie, lui apportant résistance et stabilité thermique.

Parce que les chaînes peptidiques et polyisoprène ne sont pas miscibles, les chaînes peptidiques s'agrègent préférentiellement entre elles. Cet effet se traduit par la réticulation physique souhaitée des chaînes de polyisoprène. La résistance et la ténacité des nouveaux caoutchoucs synthétiques augmentent considérablement sans compromettre leur élasticité. En outre, le matériau démontre une auto-renforcement important par cristallisation sous contrainte. Ses propriétés correspondent bien à celles du caoutchouc naturel vulcanisé.

Parce que la vulcanisation conventionnelle n'est pas nécessaire dans ce processus, la recyclabilité de ces nouveaux caoutchoucs polyisoprène hautes performances est nettement améliorée. De cette façon, les grandes quantités de caoutchouc mal recyclable jetées dans des décharges ou brûlées à un coût élevé pour l'environnement pourraient être réduites à l'avenir.