Des revêtements polymères ressemblant à de la peau sont appliqués sur les surfaces des automobiles, des navires et des bâtiments pour les protéger de l'environnement extérieur. Comme il est difficile de déterminer si les revêtements actuellement utilisés sont déjà endommagés ou non, ces revêtements non réutilisables doivent être régulièrement remplacés, ce qui entraîne une grande quantité de déchets et des coûts d'élimination élevés.

L'Institut coréen des sciences et technologies (KIST) a annoncé que l'équipe du Dr Tae Ann Kim au Centre de recherche sur les matériaux hybrides mous a développé un revêtement polymère dans lequel la zone endommagée change de couleur, permettant une détection immédiate et une auto-guérison à haute température.

Les études existantes sur les revêtements polymères à signalement des dommages et auto-cicatrisants impliquent l'utilisation de capsules extrêmement petites contenant des agents fonctionnels. Cependant, ces capsules ne peuvent pas être réutilisées pour la détection de dommages ultérieurs et l'auto-guérison si elles sont cassées. L'équipe de recherche du KIST a mis au point un polymère thermodurcissable qui peut retrouver sa structure chimique d'origine après avoir été perturbé par un stimulus externe, permettant ainsi à ce matériau de signaler lui-même les dommages et de s'auto-réparer plusieurs fois.

Dans cette étude, une molécule mécanochrome, qui change de couleur lorsqu'une force externe est appliquée en raison d'un clivage de liaison spécifique, et un polymère thermodurci contenant une molécule qui peut être séparée et reformée par la température ont été synthétisés. Lorsqu'une force est appliquée à une molécule mécanochromique, une certaine liaison est rompue, se transformant ainsi en une forme pouvant présenter une couleur. La partie endommagée du revêtement polymère synthétisé est devenue violette. Lorsqu'une température de 100°C ou plus était appliquée, le matériau devenait transformable et était physiquement durci et devenait incolore. L'équipe de recherche a utilisé des simulations de dynamique moléculaire pour prédire et confirmer que seules certaines liaisons chimiques souhaitées sont sélectivement clivées lorsqu'une force mécanique est appliquée pour produire une structure colorée; la fonctionnalité a été implémentée en synthétisant l'agent de revêtement réel.

Le nouveau revêtement polymère multifonctionnel développé ici peut être largement utilisé dans les industries automobile, marine, de la défense, du bois, ferroviaire, routière et aérospatiale, et peut contribuer de manière significative à la réduction des déchets industriels. De plus, il peut être utilisé comme peau artificielle pour les robots, tels que les humanoïdes, car sa fonctionnalité est similaire à celle de la peau et il ne nécessite pas de source d'énergie externe.

Le Dr Tae Ann Kim du KIST a déclaré:"Cette étude rapporte une méthode pour la réalisation simultanée de la détection des dommages et de la technologie d'auto-guérison sans aucun agent externe tel que des capsules." Il a ajouté:"Cependant, même si l'auto-guérison répétée est possible, elle ne peut pas être utilisée de manière permanente. Par conséquent, des recherches supplémentaires sont en cours pour transformer les matériaux qui ont atteint leur durée de vie en matériaux inoffensifs pour l'environnement ou les convertir en un re- forme cyclable." + Explorer plus loin

Le matériau de revêtement protecteur auto-guérit en 30 minutes lorsqu'il est exposé au soleil