Des chercheurs de l’Université du Sichuan montrent qu’il est possible de concevoir un polymère vitreux très résistant tout en conservant une capacité d’autoréparation, grâce à une organisation coopérative de liaisons hydrogène.
Les matériaux polymères autoréparables reposent souvent sur des interactions dynamiques faibles capables de se rompre puis de se reformer. Cette mobilité facilite la cicatrisation, mais elle se traduit généralement par une diminution de la rigidité ou de la résistance mécanique. Le travail conduit par l’équipe de Jinrong Wu propose une stratégie permettant de contourner ce compromis.
Les chercheurs placent un accepteur faible, ici un groupe thioéther, à proximité de fonctions uréthane flexibles. Cette organisation, décrite comme un effet coopératif d’accepteur proximal, stabilise les liaisons hydrogène entre fonctions uréthane tout en créant simultanément des interactions thioéther–uréthane plus dynamiques.
Le réseau de poly(thioéther-uréthane) obtenu atteint une résistance à la traction de 79,5 MPa et un module de Young de 3,3 GPa. Malgré une température de transition vitreuse de 62,7 °C, le matériau est capable de récupérer complètement sa résistance en 70 minutes à température ambiante lorsque les surfaces endommagées sont remises en contact sous compression.
L’introduction des groupes thioéther apporte également une meilleure résistance à l’humidité : après 120 heures à 80 % d’humidité relative, le matériau conserve plus de 90 % de sa résistance et de son module. Cette architecture moléculaire offre ainsi une nouvelle voie pour développer des matériaux polymères à la fois rigides, résistants et réparables sans chauffage important.
Publication : Weak Acceptors Abnormally Reinforce Urethane Networks while Enabling Glassy-State Healability, Macromolecules.