Les gels vitreux : nouvelle catégorie de matériau

Des chercheurs américains de l'Université de Caroline du Nord ont créé une nouvelle classe de matériaux appelée "gels vitreux". Cette matière associe de manière innovante les propriétés des verres rigides et des gels souples.

Fabrication de ce matériau

Le procédé de fabrication implique : le mélange d'un polymère vitreux avec un solvant composé entièrement d'ions (liquide ionique). Cette composition unique permet aux chaînes polymères chargées en ions de former un gel à la fois résistant et étirable. Ces gels peuvent être produits par un processus simple de durcissement dans un moule ou par impression 3D.

Composition

• ces gels contiennent plus de 50% de liquide, ce qui les rend plus efficaces comme conducteurs d'électricité que les plastiques courants aux caractéristiques physiques similaires.

Propriétés mécaniques

• conductivité électrique : grâce à leur teneur élevée en liquide (plus de 50%), les gels vitreux sont de meilleurs conducteurs électriques que les plastiques ordinaires aux propriétés physiques comparables. Cette caractéristique peut améliorer leur durabilité dans certaines applications électroniques ;
• résistance et élasticité : les gels vitreux sont aussi durs que les polymères vitreux classiques, mais peuvent s'étirer jusqu'à cinq fois leur longueur d'origine sans se briser. Les gels vitreux offrent une durabilité supérieure à de nombreux matériaux traditionnels grâce à leur combinaison unique de résistance, d'élasticité, d'auto-réparation et de stabilité à long terme ; 

• propriétés auto-réparatrices et mémoire de forme : Ils peuvent être ressoudés s'ils sont coupés et retrouver leur forme initiale lorsqu'on leur applique de la chaleur. Cette caractéristique permet de restaurer le matériau après déformation, prolongeant ainsi sa durée de vie utile.
• adhésivité : bien que composé de liquide, " le matériau ne s’évapore pas et ne sèche pas" et rend de fait la surface des gels vitreux hautement adhésive, une propriété inhabituelle pour les matériaux durs.

Applications et usages 

Ce matériau a un large potentiel et pourrait être utilisé en : 

• électronique : pour la création d'appareils flexibles et auto-réparateurs ;
• médecine : pour le développement de dispositifs médicaux flexibles et durables ;
  
• robotique : pour la conception de robots plus résistants et adaptables
  
• ingénierie des matériaux : comme base pour de nouveaux matériaux composites
  

Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives dans le domaine des matériaux innovants, avec des applications polyvalentes et prometteuses dans de nombreux secteurs technologiques.

Glassy gels toughened by solvent - Nature

Solvating polar polymers with ionic liquids at appropriate concentrations can produce a unique class of materials called glassy gels with desirable properties of both glasses and gels.

https://www.nature.com/articles/s41586-024-07564-0

Researchers create new class of materials called ‘glassy gels’

Researchers have created a new class of materials called “glassy gels” that are very hard and difficult to break despite containing more than 50% liquid. Coupled with the fact that glassy gels are simple to produce, the material holds promise for a variety of applications.

https://www.eurekalert.org/news-releases/1048444