Le nouveau polymère réagit aux contraintes mécaniques presque comme un muscle

Une capacité importante des tissus biologiques tels que les muscles est l’auto-guérison et l’auto-renforcement. Il

se produit en réponse à des dommages causés parpar des forces extérieures. La plupart des polymères artificiels se dégradent de manière irréversible lorsqu’ils sont soumis à des contraintes mécaniques suffisantes, ce qui les rend moins utiles, par exemple, pour la production d’organes artificiels. Mais et si vous pouviez créer des polymères qui réagissent chimiquement aux contraintes mécaniques et utilisent cette énergie pour améliorer leurs propriétés ?

Dans une étude récente publiée dansÉdition internationale d'Angewandte Chemie, un groupe de scientifiques de Tokyo Techde l'Université de Yamagata et de l'Institut Sagami de recherche chimique, au Japon, ont réalisé des progrès significatifs dans le domaine des substances auto-renforçantes en vrac. Leur nouveau polymère réagit aux contraintes mécaniques presque comme un muscle.

Polyuréthanes segmentés synthétisés (SPU),contenant des fragments de di-fluorényl succinonitrile (DFSN) et des groupes méthacryloyle. Les élastomères résultants formaient des radicaux cyanofluorène roses et changeaient de couleur lorsqu'ils étaient comprimés ou étirés. Ceci est le premier exemple de réactions de réticulation forcées obtenues uniquement en étirant ou en contractant un film en vrac. Crédit: Tokyo Tech

L'équipe a créé du polyuréthane segmentéchaînes polymères avec segments fonctionnels durs et mous. Les segments mous contiennent des molécules DFSN qui agissent comme leur « maillon le plus faible », les deux moitiés étant reliées par une seule liaison covalente. Les chaînes latérales des segments mous se terminent par des unités méthacryloyle. Lorsque le polymère est soumis à des contraintes mécaniques, telles qu'une simple compression ou tension, la molécule DFSN se divise en deux radicaux cyanofluorène (CF) égaux. Ces radicaux CF, contrairement au DFSN, apparaissent de couleur rose, ce qui rend les dommages faciles à détecter visuellement.

Nous avons développé avec succès despolymères mécanoréactifs qui présentent un changement de couleur, une fluorescence et une capacité d'auto-renforcement. Il s'agit d'un progrès significatif dans la recherche fondamentale de la mécanochimie et de ses applications en science des matériaux.

Le professeur Hideyuki Otsuka a dirigé l'étude

Les propriétés attrayantes et la fonctionnalité des polymères développés sont utiles, par exemple, pour la détection intuitive des dommages et la création de matériaux adaptatifs.

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