Ce gel est composé à 90% d’eau, et pourtant il peut s’étirer de 21 fois sa longueur au repos sans rompre. Même un élastique ne s’étire que de six fois sa longueur au repos.
Étant donné qu’il est compatible avec les tissus vivants, il pourrait un jour être utilisé dans l’organisme, par exemple pour remplacer le cartilage (comme dans les rotules), les disques intervertébraux ou d’autres tissus. Des hydrogels similaires sont actuellement utilisés pour établir des contacts.
Toutefois, cet hydrogel-là est le plus extensible et le plus résistant jamais conçu.
"C’est sans doute l’hydrogel le plus robuste dont nous ayons entendu parler ", affirme Zhigang Suo, ingénieur en mécanique à l’université de Harvard et auteur de l’article, qui a été publié dans Nature." Jusqu’ici, personne n’a contesté cette affirmation“.
De quoi est-il fait?
Les gels sont généralement cassants. Pour pouvoir créer un gel extensible, les ingénieurs doivent combiner entre eux des gels dont les structures dissipent l’énergie. En général, la combinaison choisie est un gel robuste et rigide composé de polymères à forte densité et un autre avec un réseau de polymères à faible densité.
Ces deux gels fonctionnent de telle manière que si le gel rigide craque (autrement dit, si ses liaisons chimiques sont rompues), la souplesse du second gel réduit la cassure.
Or, même les gels conçus de la sorte se rompent régulièrement, ce qui les affaiblit.
Pour résoudre ce problème de fatigue, Zhigang Suo et ses collègues ont utilisé pour leur second gel une variante composée de polymères reliés par des ions de calcium. Ainsi, les liaisons ioniques peuvent se rétablir facilement.
S’il apparaît qu’une fissure est sur le point de se former, les ions de calcium "se détachent“ pour dissiper l’énergie, ce qui permet aux liaisons covalentes de l’autre gel de rester intactes.
Comme l’explique le Los Angeles Times, " plus tard, lorsque la tension décroît, les ions de calcium peuvent revenir à leur position initiale, rétablissant ainsi les liaisons ioniques. "
Ce nouvel hydrogel doté de capacités d’auto-rétablissement peut endurer une contrainte mécanique jusqu’à neuf fois supérieure au cartilage, ce qui le rend aussi performant que le caoutchouc naturel. De plus, il garde son élasticité et sa robustesse même après avoir été étiré de nombreuses fois. Tout ce qu’il lui faut, c’est un temps entre chaque étirement pour que le calcium se remette en place.
Ses capacités d’auto-rétablissement sont telles, en fait, que les chercheurs ont démontré que s’ils pratiquaient une incision de 5 cm dans le gel, il pouvait toujours s’étirer de 17 fois sa longueur de départ.
Et n’essayez même pas de le déchirer à mains nues. C’est impossible.
