Mal collé? Pas de problème. Des chercheurs de l’Institut Adolphe Merkle (AMI) de l’Université de Fribourg ont développé une structure polymère qui, sous l’effet d’une simple irradiation de lumière, permet d’assembler des matériaux et de le décoller à nouveau.

Colle réversible réactive à la lumière. Photo: Christian Heinzmann, AMI


Que ce soit l’anse d’une tasse de café collée de travers ou une affiche publicitaire plus très actuelle dans une vitrine, certaines choses nécessitent plusieurs ajustements ou collages successifs sans trop d’efforts. Des chercheurs de l’Institut Adolphe Merkle (AMI) de l’Université de Fribourg ont réussi à créer les conditions requises pour ce faire. Sous la direction du Professeur Christoph Weder, la Docteure Gina Fiore, maître-assistante, et Christian Heinzmann, doctorant, ont développé une structure polymère dont les connexions se dissolvent en réponse à une exposition lumineuse et qui peuvent ensuite être ressoudées. C’est la première fois que l’on parvient à fabriquer une colle supramoléculaire détachable quand elle est irradiée par une lumière UV. Les résultats de la recherche ont été publiés dans le journal scientifique ACS Applied Materials & Interfaces en tant que «Editors’ Choice».

Lumière et chaleur
Le secret qui se cache derrière ce nouveau matériau réside dans les composants de liaison supramoléculaires. Contrairement aux polymères conventionnels, formés de longues chaînes de molécules semblables, composées de milliers d’atomes, ces polymères spéciaux sont constitués de molécules plus petites s’assemblant en chaînes de polymères plus longues, portant à leurs extrémités des éléments de liaison «collants» («sticky ends»). Ces extrémités collantes, qui réunissent les courtes chaînes de polymères en des chaînes plus longues, peuvent à nouveau être séparées. Des ions métalliques, combinés soit à des structures complexes (systèmes à deux composants), soit à un système basé sur des liaisons hydrogènes (système à un composant), fonctionnent comme éléments de liaison. Les «sticky ends» d’une telle structure polymère se modifient sous l’effet de la lumière (ultraviolette): ils deviennent liquides et, à ce moment-là, le matériau peut être divisé. Dès qu’ils ne sont plus soumis à l’exposition lumineuse, les polymères durcissent à nouveau. Le processus fonctionne également très bien sous l’effet de la chaleur. «L’avantage de cette utilisation est sa mise en œuvre très simple, explique Christian Heinzmann. Ainsi, une affiche publicitaire, par exemple, peut être décollée avec un sèche-cheveux.» La réceptivité à la chaleur peut également être adaptée à l’environnement: en Arctique, les polymères exigent une sensibilité à la chaleur différente que celle requise par une vitre de fenêtre en plein soleil en été.

La découverte du matériau «recollable» est basée sur les mêmes connaissances que les résultats publiés en 2011 à propos des matériaux autoréparables du groupe de recherche du Professeur Christoph Weder. Les études de faisabilité pour une utilisation pratique n’ont pas encore été mises œuvre; quant aux matériaux autoréparables, les discussions avec un partenaire du secteur industriel sont actuellement en cours.

Contact: Institut Adolphe Merkle, 026 300 92 54, christa.waeber@unifr.ch

Lien vers la publication: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am405302z

L’Institut Adolphe Merkle (AMI) est un centre de compétences de l’Université de Fribourg fondé en 2008 et spécialisé dans la recherche sur les nanomatériaux. Les chercheurs de l’AMI ont pour objectif d’allier la recherche fondamentale et l’innovation, ainsi que d’apporter leur contribution à la compétitivité industrielle et à l’augmentation de la qualité de vie. http://www.am-institute.ch/en