Statut du projet: ce projet se trouve dans la deuxième phase de recherche du programme.
Ce projet vise à développer des systèmes polymères intelligents capables de modifier leurs propriétés mécaniques sur commande. Ces matériaux se transforment de manière sélective et réversible lorsqu’ils sont soumis à un stimulus chimique, optique ou électrique, ce qui leur confère un potentiel intéressant pour de nombreuses applications technologiques.
Contexte
La structure et les propriétés fonctionnelles des nouveaux matériaux visés dans ce projet imitent la peau des concombres de mer. Ces êtres vivants ont la capacité fascinante de changer rapidement et de manière réversible la rigidité de leur peau lorsqu’ils sont touchés. Ce comportement mécanique adaptatif leur est possible grâce à une architecture basée sur des matériaux nanocomposites formés d’une matrice malléable renforcée de fibrilles de collagène. La rigidité de cet organisme est régulée par contrôle des interactions moléculaires, et ainsi aussi de la transmission des forces, entre fibrilles de collagènes adjacentes. Il a été récemment possible de produire les premiers matériaux artificiels imitant avec succès cette architecture et présentant des propriétés identiques à celles du modèle biologique.
ButLe projet se construit sur les connaissances et expériences déjà acquises et utilise sur une base plus large le principe d’un design emprunté au concombre de mer. Il est envisagé de développer, sur la base de ce principe, une nouvelle classe de matériaux intelligents qui réagissent sélectivement à différents stimuli – chimiques, électriques ou optiques – par un changement ciblé de leurs propriétés mécaniques.
Portée
Les études systématiques prévues conduiront à une meilleure compréhension des relations entre la structure et les propriétés de ces nanocomposites. Ces connaissances seront utilisées pour le développement de nouveaux matériaux intelligents destinés à différentes applications spécifiques.
ApplicationParmi les matériaux adaptatifs proposés ici, ceux répondant à une stimulation chimique pourraient par exemple servir de substrat pour des microélectrodes implantables dans le cerveau ou de matériau biomédical en chirurgie reconstructive, ou encore pour réaliser des pneumatiques de voitures qui deviennent plus mous sur route mouillée, améliorant ainsi la traction. Ceux répondant à un stimulus électrique pourraient s’utiliser pour produire des muscles artificiels, des amortisseurs actifs de vibrations ou encore des vêtements de protection adaptatifs et pour de nombreuses autres applications électromécaniques.
Titre original: Bio-inspired mechanically responsive polymer nanocomposites Données clés et publications sur le projet
Banque de données de recherche P3Responsable du projet
Prof. Christoph Weder, Adolphe Merkle Institute, Université de Fribourg