Chercheurs du Laboratoire d'Electronique Organique, Université de Linköping, ont découvert un matériau qui peut à la fois augmenter et réduire son volume lorsqu'il est exposé à une faible impulsion électrique. Dans une éponge, ou filtrer, les chercheurs peuvent contrôler la taille des particules qui les traversent.

Matériaux, tels que les solides et les gels, qui changent de volume en fonction de la température ou du pH sont disponibles depuis longtemps. De tels matériaux sont utilisés dans les unités de contrôle (dont un exemple sont les fenêtres des serres qui s'ouvrent et se ferment automatiquement en fonction de la température). Ils sont également utilisés dans les robots et dans d'autres systèmes électromécaniques et dans des applications en biomédecine. Une propriété que les chercheurs ont, cependant, longtemps recherché est le changement d'un matériau d'une forme solide à un état de gel à l'aide d'un signal électrique. Il est particulièrement souhaitable qu'une telle commande électronique de la transition de phase soit réversible. Le but est de pouvoir contrôler le volume par des moyens électriques. Ceci est possible dans les matériaux actuels, mais les chercheurs n'ont pu réaliser tout au plus qu'un doublement du volume.

Scientifiques du Laboratoire d'électronique organique, Campus Norrköping, ont maintenant découvert un nouveau matériau, un polymère conducteur, qui peut augmenter son volume d'un facteur de plus de 100. Le matériau a été synthétisé en collaboration avec des chercheurs de l'Imperial College de Londres. Le changement a lieu lorsque le matériau est placé dans un électrolyte et soumis à une faible tension électrique de +0,8 V. Si une tension négative, -0,8 V, est plutôt appliqué, les contrats matériels, presque tout le chemin du retour à son volume d'origine.

Il s'agit d'un changement de volume beaucoup plus important que ceux signalés précédemment, non seulement dans les polymères conducteurs mais aussi dans d'autres matériaux contrôlés par un signal électrique.

Les expériences menées par Johannes Gladisch et Eleni Stavrinidou ont consisté à placer le polymère conducteur sous forme d'un film de quelques micromètres d'épaisseur autour d'une fibre de carbone électriquement conductrice (montré dans la vidéo liée ici). Lorsque des impulsions électriques avec des amplitudes de +0,5 V ou +0,8 V sont appliquées, le matériau change de structure interne, absorbe ensuite l'eau et est finalement converti en un gel qui se dilate à 14 ou 120 fois le volume d'origine. Lorsque des impulsions de magnitude +/- 0,5 V sont appliquées à plusieurs reprises, le matériau se dilate d'environ 300 %, ou à trois fois, par rapport à son état contractuel antérieur. Le changement de volume est réversible.

Les scientifiques décrivent également une application dans l'article, Publié dans Sciences avancées . C'est une éponge intelligente, ou filtrer, dans lequel ils peuvent contrôler l'expansion électroniquement, et de cette façon changer la taille des pores de 85%.

« Nous pouvons contrôler électroniquement la taille des pores d'un filtre, et potentiellement contrôler activement la taille des particules qui les traversent. Cela signifie que les propriétés de ce filtre intelligent peuvent être modifiées dynamiquement pour permettre le passage de différents types ou différentes tailles de particules. Cette fonction peut être utilisée pour le tamisage, filtration, purification, et en chimie des procédés. Il peut également avoir des applications en médecine et en biochimie", dit Magnus Berggren, professeur d'électronique organique et directeur du Laboratoire d'électronique organique.