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Des élastomères autoréparables

Une équipe de chercheurs de l'UE a conçu de nouveaux élastomères autoréparables, à partir de caoutchouc naturel. Ils ont associé de nouveaux composés caoutchouteux avec des particules conductrices comme du graphène, obtenant un caoutchouc autoréparable, avec de bonnes propriétés mécaniques.
Des élastomères autoréparables
Les élastomères sont des polymères élastiques largement utilisés, par exemple dans les joints et les pneus. Ils reprennent leur forme après une déformation, mais à la longue ils fatiguent et finissent par se fissurer.

Les chercheurs du projet MUSHE (Multifunctional self healing elastomers), financé par l'UE, ont mis au point des élastomères autoréparables, à partir de caoutchouc naturel. Leur méthode originale est basée sur des liaisons réversibles et l'ajout de nanoparticules conductrices. Le but du projet était de concevoir un élastomère capable de récupérer ses propriétés mécaniques et électriques après fatigue.

Les chercheurs ont étudié le rôle des facteurs influençant la réparation de l'élastomère, à savoir la durée et la température. Grâce à des procédés diélectriques, ils ont obtenu de nouvelles informations sur la structure du réseau de l'élastomère et le système de réticulation. Ces informations amélioreront la conception de futurs élastomères autoréparables.

Les chercheurs ont commencé par réaliser des composés de caoutchouc naturel autoréparables et vulcanisés au soufre. Ils ont ainsi tiré parti des propriétés uniques des ponts disulfure et polysulfure présents naturellement dans ce caoutchouc. Ils ont préparé plusieurs de ces composés en utilisant divers systèmes de vulcanisation, et testé leurs propriétés d'autoréparation. Les chercheurs ont aussi déterminé l'évolution des propriétés mécaniques des composés, neufs ou réparés, en fonction de la teneur en soufre et du degré de réticulation.

Les scientifiques ont aussi mis au point des élastomères autoréparables chargés de particules conductrices comme le graphène. Ils ont caractérisé les propriétés chimiques et physiques de ces composites, et calculé leur densité de réticulation en mesurant le gonflement. Ils ont étudié en détail l'effet de la charge de graphène sur l'autoréparation mécanique, et évalué les fonctionnalités de certains composites.

En conséquence, le projet MUSHE a mis au point un nouveau composé à partir de caoutchouc naturel, vulcanisé au soufre et capable d'autoréparation. Ce nouveau matériau réalise un compromis entre les performances mécaniques et l'autoréparation, et permet d'ajuster l'équilibre entre les deux en fonction des besoins. Cet équilibre peut être modifié en faisant varier la quantité de soufre, la densité de réticulation et le contact initial entre les surfaces endommagées. Les chercheurs ont aussi étudié le comportement de relaxation du nouveau composé.

Les chercheurs ont aussi mis au point des composites constitués de caoutchouc naturel et de graphène. Ils n'ont pas constaté l'amélioration attendue des propriétés mécaniques, mais ils ont démontré la récupération des performances mécaniques ainsi que de la conductivité thermique et électrique.

Les résultats du projet MUSHE représentent un pas en avant vers l'utilisation industrielle de tels composés, et vers la création d'industries en Europe.

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Mots-clés

Élastomères autoréparables, caoutchouc naturel, graphène, propriétés mécaniques, MUSHE