Un groupe de recherche dirigé par le professeur Zhu Jin de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo (NIMTE) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a développé un polyuréthane doté d'excellentes propriétés d'extensibilité, dureté, autocicatrisation et même réparation thermique, qui imite les fonctionnalités biologiques des muscles humains. L'étude a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés .

En tant que frontière de plus en plus précieuse pour la prochaine génération d'appareils électroniques, l'électronique extensible peut se conformer à des formes douces et incurvées, et devraient donc jouer un rôle plus constructif à l'ère de l'intelligence artificielle et déclencher de plus grands changements dans la vie quotidienne des gens.

Les élastomères sont incorporés dans l'électronique extensible et leur confèrent des propriétés mécaniques variables ou même des fonctionnalités supplémentaires comme l'auto-guérison pour maintenir la durabilité et la stabilité de l'électronique extensible. Cependant, le compromis entre les propriétés mécaniques (c'est-à-dire l'extensibilité et la ténacité) et l'auto-cicatrisation limite l'optimisation des propriétés globales de la matrice élastique.

Inspiré des propriétés biologiques des muscles humains, les chercheurs du NIMTE ont synthétisé un polyuréthane (DA-PU) pour l'électronique extensible, qui contient des groupes donneurs et accepteurs distribués alternativement le long de la chaîne principale pour obtenir à la fois un auto-assemblage donneur-accepteur intra-chaîne et inter-chaîne (D-A).

Grâce à la titine, une protéine du muscle squelettique, les muscles humains peuvent effectuer des centaines de cycles de concentration/relaxation en peu de temps. Les interactions secondaires intramoléculaires de la titine peuvent être rompues et repliées de manière réversible pour récupérer le muscle.

De la même manière, grâce à l'auto-assemblage réversible D–A, Le DA-PU pourrait effectuer le même ou plusieurs cycles de concentration/relaxation sans déformation permanente. L'auto-assemblage D–A a stabilisé la structure du réseau composé de phases molles et dures en polyuréthane, le rendant hyperélastique, super dur, et durables que les muscles humains.

En détail, Le DA-PU a présenté des performances mécaniques étonnantes avec un allongement à la rupture de 1900 % et une ténacité de 175,9 MJ m ^-3 . Des expériences cycliques de traction et de relaxation des contraintes ont prouvé ses remarquables propriétés de relaxation anti-fatigue et anti-stress. Même en cas de déformation sous grande contrainte ou étirement prolongé, il pourrait être presque entièrement restauré par réparation thermique à 60℃. La vitesse d'auto-guérison du DA-PU atteint 1,0-6,15 m min ^-1 de 60 à 80 °C, qui s'améliore progressivement au fur et à mesure que la température augmente.

De plus, les chercheurs ont fabriqué un capteur capacitif extensible à base de DA-PU, qui a montré une extensibilité remarquable, propriétés anti-fatigue et auto-cicatrisantes même après déformation critique et coupure.

La stratégie peut faire la lumière sur la recherche et le développement d'une série de matériaux élastiques résistants et auto-cicatrisants appliqués dans le domaine de l'électronique extensible.