Souple comme le caoutchouc et façonnable comme le verre

Voilà un matériau qui ressemble à du caoutchouc par sa légèreté, sa souplesse et sa plasticité. Mais il peut aussi être dur et s’apparente alors à une résine très résistante. Comme le verre, il peut se travailler sans moule, dans une phase intermédiaire propre à ce matériau obtenu à partir de la silice. Le nouveau polymère mis au point par les chercheurs du Laboratoire Matière molle et chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) de Paris n’a pas encore de nom de baptême mais semble déjà promis à un bel avenir.

L’équipe de Ludwik Leibler publie aujourd’hui dans la revue Science la recette de ce nouveau matériau organique, conçu à partir d’acides gras, de résine époxy et d’un catalyseur. L’objectif des chercheurs étaient de reproduire les excellentes propriétés mécaniques des matériaux composites, ces polymères thermodurcissables, comme la bakélite ou les résines époxy, sans avoir leurs inconvénients. Contrairement aux polymères thermoplastiques (comme le polystyrène ou le polycarbonate), les polymères thermodurcissables ne sont pas recyclables. Il faut leur donner leur forme définitive dans un moule et, leur polymérisation étant irréversible, ils ne peuvent pas être de nouveau chauffés pour être remodelés.

Séquence montrant le façonnage d'un objet de forme complexe par application de déformations et échauffements successifs. (CNRS Photothèque/ ESPCI/ Cyril Frésillon)

Leibler et ses collègues ont réussi à concevoir un polymère qui peut être façonné à volonté. Mieux, il présente, comme le verre chauffé, ce passage progressif à l’état solide qui permet de le façonner sans moulage (ce qui n’est pas non possible avec les polymères thermoplastiques). Des matériaux aussi résistants que les résines époxy mais recyclables à l’infini pourraient donc être conçus, affirment les chimistes. Leur nouveau polymère peut être souple (tout en conservant la mémoire d’une forme) ou rigide sans être cassant comme le verre. On peut pratiquer des soudures, des réparations…. des qualités très intéressantes pour faciliter la réparation des carrosseries de voitures fabriquées en matériaux composites (voir la vidéo du CNRS).




Les contraintes de torsion que subit le matériau sont facilement visualisables par des couleurs très vives sous lumière polarisée. Ces couleurs disparaissent en quelques minutes à chaud : le matériau a adopté une nouvelle forme de manière permanente.

Des chercheurs français ont créé une matière plastique pouvant être façonnée à volonté et réutilisée comme le verre, légère et peu coûteuse à fabriquer, une avancée "révolutionnaire" aux multiples applications industrielles, selon leurs travaux publiés jeudi aux Etats-Unis.

Actuellement, les matières plastiques ne peuvent pas être chauffées et refaçonnées une fois durcies, une propriété réservée notamment au verre, un composé minéral.

L'équipe de chimistes, menée par Ludwik Leibler du Centre national de la recherche scientifique (CNRS), est parvenue à mettre au point ce nouveau matériau façonnable à haute température en travaillant à partir de composants déjà utilisés dans l'industrie comme les résines époxy, qui durcissent sous l'effet de la chaleur ou lorsqu'on y adjoint un catalyseur (durcisseur).

Cette nouvelle matière organique peut passer de l'état liquide à l'état solide ou inversement, comme le verre, conservant certaines propriétés propres aux résines organiques ou aux caoutchoucs, selon ces chercheurs, qui soulignent aussi sa légèreté et le fait qu'elle est insoluble et difficilement brisable.

De surcroît, elle est peu coûteuse et facile à fabriquer selon l'équipe de chimistes dont la découverte fait l'objet d'une communication qui paraît dans la revue américaine Science datée du 18 novembre.

Ce nouveau matériau pourrait avoir de nombreuses applications industrielles, notamment dans l'aéronautique, l'automobile, le bâtiment, l'électronique et le sport, des secteurs qui cherchent un substitut à l'acier et à d'autres métaux.

Actuellement, les matériaux composites à base de résines thermodurcissables sont la meilleure option grâce à leurs propriétés de résistance mécanique, thermique et chimique.

Mais ces résines doivent être chauffées dans la forme définitive de la pièce à fabriquer car une fois durcies aucune soudure ni réparation n'est possible. Il est par ailleurs impossible de les refaçonner comme cela se fait par exemple avec le métal ou le verre.