Découverte d'un nouveau matériau aux propriétés similaires aux fibres de carbone

Un nouveau matériau, aux propriétés similaires au kevlar, à l'acier et aux fibres de carbone, mais beaucoup plus résistant, léger et économique, a été réalisé à l'aide de molécules nanotechnologiques. Il pourrait permettre de faire monter un éléphant sur la carrosserie d'une voiture sans prendre le risque de la casser, de piétiner un ordinateur sans le briser, et même de suspendre un camion à un fil.

Le procédé de fabrication est appliqué à du polystyrène, appelé communément polystyrol et utilisé par exemple pour les petites cuillères à café jetables, pour les emballages et pour l'isolement thermique. L'étude vient d'être publiée sur Nature Chemistry.

La réalisation de ce nouveau procédé, et son application à un matériau polymérique, a été faite par une équipe interdisciplinaire coordonnée par Piero Sozzani, professeur de chimie industrielle au département des Sciences des Matériaux de l'université de Milan - Biccoca, et par Susumu Kitagawa, professeur au département de chimie synthétique et de chimie biologique de l'université de Kyoto.

Jusqu'à aujourd'hui, la méthode communément utilisée consiste à étirer les fibres des matériaux polymériques pour les aligner et les allonger, un peu comme si on filait de la laine. Le procédé est cependant réversible et n'est pas toujours parfait. La nouvelle méthodologie moléculaire et nanotechnologique découverte par les deux universités prévoit au contraire l'alignement des polymères au moment de leur création, de façon à les rendre "structurés". Les chaines polymériques sont alors tenues entre elles grâce à des pinces moléculaires, qui permettent à la structure ordonnée de rester stable dans le temps.

Le matériau réalisé, un polystyrène atactique obtenu sous forme cristalline et disposé en réseau présente une résistance mécanique importante grâce à sa structure. L'alignement stable de la chaine polymérique permet de supporter une charge de 6 à 8 tonnes par cm2, contre 1,5 tonnes par cm2 pour les composites en fibres de carbone. En plus, par rapport aux fibres de carbone, ou plus communément au Kevlar, ce nouveau procédé a un coût de fabrication 10 fois moins cher par kilogramme.

"Pour le moment nous avons réussi à obtenir un matériau innovant en agissant directement sur la chaine polymérique au moment de sa formation en modifiant et en alignant la structure de manière permanente. Maintenant nous envisageons de déposer une demande de brevet" affirme le professeur Piero Sozzani. "Avec cette découverte, il est possible d'utiliser un matériau plus léger, plus résistant et plus économique pour différents secteurs industriels : de l'automobile à l'industrie nautique en passant par les hautes technologies et l'aérospatial". Le nouveau matériau a de multiples applications, comme la réalisation de coque pour les bateaux, de carrosserie pour les voitures, d'hélices pour les hélicoptères et même de structure pour les ordinateurs.

Source:

http://www.nature.com/nchem/journal/v5/n4/full/nchem.1576.html