Les élastomères sont les mous, matériaux élastiques, comme les gels et les caoutchoucs, que l'on trouve dans les pièces d'automobiles et d'avions, dans les équipements sportifs, et sont utilisés pour protéger les machines de précision et les bâtiments contre les vibrations. Les scientifiques veulent maintenant les rendre plus minces et plus résistantes, sans perdre en élasticité. Yukikazu Takeoka, ingénieur en matériaux de l'Université de Nagoya, et ses collègues ont passé en revue les efforts les plus récents visant à améliorer les élastomères pour la revue Science et technologie des matériaux avancés .

"Notre revue donne des indications sur le type de réflexion moléculaire qui doit être utilisé pour rendre les élastomères plus résistants, " dit Takeoka.

Les élastomères sont constitués de plusieurs, longues chaînes moléculaires de sous-unités répétitives. Ils peuvent subir de grandes déformations lorsqu'ils sont étirés, reprenant leur forme initiale lorsque la tension est relâchée. Ils peuvent le faire parce que leurs chaînes moléculaires ont suffisamment de mobilité pour s'étirer et se resserrer.

L'élasticité et la ténacité globale dépendent des interactions entre les chaînes moléculaires à l'intérieur du matériau. Les scientifiques ont travaillé sur le contrôle de la manière dont les chaînes se lient et interagissent afin de modifier les propriétés mécaniques des élastomères.

Takeoka et son équipe du département de chimie moléculaire et macromoléculaire de l'Université de Nagoya expliquent que les élastomères peuvent être rendus plus résistants en introduisant de fortes liaisons hydrogène ou ioniques qui peuvent lier de manière réversible les chaînes élastomères entre elles. Ces liaisons réversibles se fixent et se détachent des chaînes élastomères au fur et à mesure que le matériau se déforme. Les scientifiques ont utilisé des liaisons hydrogène pour fabriquer des hydrogels solides qui peuvent se déformer jusqu'à 600 % et revenir à leur état d'origine en trois minutes à 37 °C ou en quelques secondes à 50 °C.

Les chaînes élastomères peuvent également être liées par des molécules «cycliques» de type anneau, donnant aux chaînes liées un grand degré de flexibilité et une ténacité améliorée. Une équipe de scientifiques a fabriqué un élastomère très flexible en mélangeant des solutions de polyéthylène glycol et d'alpha-cyclodextrine cyclique dans de l'eau.

Takeoka et ses collègues suggèrent qu'une combinaison supplémentaire d'élastomères liés par des liaisons réversibles et de molécules cycliques en mouvement pourrait conduire à des élastomères encore plus résistants avec un meilleur allongement. "Notre revue souligne l'importance d'examiner le comportement moléculaire en détail lors de la conception de matériaux polymères, " dit Takeoka.