Une équipe de chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley a développé une nouvelle technique pour étudier comment les matériaux mous, tels que le caoutchouc et le Silly Putty, réagissent à la déformation au niveau moléculaire. Les résultats, publiés dans la revue Nature Materials, pourraient conduire à de nouvelles façons de concevoir et de fabriquer des matériaux aux propriétés améliorées pour un large éventail d’applications.

"Les matériaux souples sont partout autour de nous", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Ting Xu. "Ils sont utilisés dans tout, des pneus aux jouets, des implants médicaux aux emballages alimentaires. Mais jusqu'à présent, nous ne disposions pas d'un bon moyen d'étudier le comportement de ces matériaux au niveau moléculaire lorsqu'ils sont déformés."

La nouvelle technique, appelée « spectroscopie de force à molécule unique », utilise une petite aiguille en verre pour sonder les propriétés mécaniques de molécules individuelles. En attachant une extrémité d’une molécule à l’aiguille en verre et l’autre extrémité à une surface, les chercheurs peuvent appliquer une force à la molécule et mesurer sa réaction.

Les chercheurs ont utilisé la spectroscopie de force d’une seule molécule pour étudier une variété de matériaux mous, notamment le caoutchouc, le Silly Putty et la gélatine. Ils ont constaté que ces matériaux présentaient tous une réponse similaire à la déformation :ils devenaient plus rigides à mesure qu’ils étaient étirés.

"C'était inattendu", a déclaré Xu. "Nous pensions que les matériaux souples deviendraient plus souples à mesure qu'ils seraient étirés, mais nous avons constaté le contraire."

Les chercheurs pensent que le raidissement des matériaux mous lors de la déformation est dû à un changement dans la manière dont les molécules interagissent entre elles. Lorsque ces matériaux sont étirés, les molécules s’alignent davantage et forment des liens plus forts les unes avec les autres. Cela rend les matériaux plus rigides.

Les résultats de cette étude pourraient conduire à de nouvelles façons de concevoir et de fabriquer des matériaux aux propriétés améliorées pour un large éventail d’applications. Par exemple, les chercheurs affirment que leurs découvertes pourraient être utilisées pour créer de nouveaux matériaux plus résistants à l’usure, ou qui pourraient être utilisés dans des implants médicaux pour favoriser la réparation des tissus.

"Nous sommes enthousiasmés par le potentiel de cette nouvelle technique pour nous aider à comprendre les propriétés mécaniques des matériaux mous au niveau moléculaire", a déclaré Xu. "Nous pensons que ces connaissances pourraient conduire au développement de nouveaux matériaux dotés de propriétés améliorées pour un large éventail d'applications."