Existe-t-il un moyen de coller des matériaux durs et mous ensemble sans ruban adhésif, colle ou époxy ? Une nouvelle étude publiée dans ACS Central Science montre que l’application d’une petite tension à certains objets forme des liaisons chimiques qui relient solidement les objets entre eux. L’inversion du sens du flux électronique sépare facilement les deux matériaux. Cet effet d'électroadhésion pourrait aider à créer des robots biohybrides, à améliorer les implants biomédicaux et à permettre de nouvelles technologies de batteries.
Lorsqu'un adhésif est utilisé pour fixer deux objets, il lie les surfaces par des forces mécaniques ou électrostatiques. Mais parfois, ces attirances ou ces liens sont difficiles, voire impossibles, à défaire. Comme alternative, des méthodes d'adhésion réversibles sont à l'étude, notamment l'électroadhésion (EA).
Bien que le terme soit utilisé pour décrire quelques phénomènes différents, une définition implique de faire passer un courant électrique à travers deux matériaux, les faisant coller ensemble, grâce à des attractions ou des liaisons chimiques. Auparavant, Srinivasa Raghavan et ses collègues avaient démontré que l'EA pouvait maintenir ensemble des matériaux mous de charges opposées et même être utilisé pour construire des structures simples. Cette fois, ils voulaient voir si l'EA pouvait lier de manière réversible un matériau dur, tel que le graphite, à un matériau mou, tel que des tissus animaux.
L’équipe a d’abord testé l’EA en utilisant deux électrodes en graphite et un gel d’acrylamide. Une petite tension (5 volts) a été appliquée pendant quelques minutes, provoquant l'adhésion permanente du gel à l'électrode chargée positivement. La liaison chimique résultante était si forte que, lorsqu'un des chercheurs a essayé de séparer les deux morceaux, le gel s'est déchiré avant de se déconnecter de l'électrode.
Notamment, lorsque la direction du courant était inversée, le graphite et le gel se séparaient facilement et le gel adhérait à l'autre électrode, qui était désormais chargée positivement. Des tests similaires ont été effectués sur divers matériaux (métaux, diverses compositions de gels, tissus animaux, fruits et légumes) pour déterminer l'omniprésence du phénomène.
Pour que l’EA se produise, les auteurs ont découvert que le matériau dur doit conduire les électrons et que le matériau mou doit contenir des ions sel. Ils émettent l’hypothèse que l’adhésion résulte de liaisons chimiques qui se forment entre les surfaces après un échange d’électrons. Cela peut expliquer pourquoi certains métaux qui retiennent fortement leurs électrons, notamment le titane, et certains fruits qui contiennent plus de sucre que de sels, notamment le raisin, n'ont pas réussi à adhérer dans certaines situations.
Une dernière expérience a montré que l’EA peut se produire complètement sous l’eau, révélant ainsi un éventail encore plus large d’applications possibles. L'équipe affirme que ces travaux pourraient aider à créer de nouvelles batteries, à permettre la robotique biohybride, à améliorer les implants biomédicaux et bien plus encore.
Plus d'informations : Collage réversible des métaux et du graphite sur les hydrogels et les tissus, ACS Central Science (2024). DOI :10.1021/acscentsci.3c01593. pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593
Fourni par l'American Chemical Society
