Des chimistes du MIT conçoivent des plastiques résistants aux impacts
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont réussi à améliorer de manière significative la résistance aux impacts balistiques de polymères courants, tels que le polystyrène et un type de caoutchouc utilisé pour la fabrication de semelles de chauss, grâce à une nouvelle molécule de réticulation.
Le polystyrène, un polymère dur et vitreux, est largement utilisé pour fabriquer des contenants en plastique, des couverts jetables et des revêtements pour appareils électroniques. Bien qu’il soit parfois signalé par le code de recyclage n° 6, le polystyrène est difficile à recycler et rarement collecté pour réutilisation aux États-Unis.
Pour renforcer la résistance à l’impact du polymère, l’équipe du MIT a introduit des liaisons faibles disséminées dans le matériau sous forme de réticulations. Cela permet au matériau de dissiper l’énergie plus efficacement lors des déformations. Lorsqu’il est frappé par un projectile, ces liaisons faibles se brisent sélectivement au point d’impact, ouvrant ainsi des voies pour une absorption d’énergie améliorée.
Les chercheurs ont également constaté que cette approche pouvait renforcer le caoutchouc styrene-butadiene-styrene (SBS) et explorent maintenant son application à d’autres types de polymères, tels que le latex et le caoutchouc utilisé pour la fabrication de pneus.
Jeremiah Johnson, professeur de chimie au MIT, a déclaré : « Ces réticulants peuvent augmenter de manière substantielle la quantité d’énergie que le matériau absorbe lors d’un impact balistique. On peut imaginer de nombreuses applications, surtout si cela peut être généralisé à d’autres polymères. »
Dans une étude publiée en 2023, Johnson et ses collègues ont démontré qu’il était possible de rendre les polymères plus résistants en ajoutant des réticulants faibles répartis dans un réseau polymère. Ces liaisons, appelées mécanophores, se brisent sous des conditions de déchirure, préservant ainsi les liaisons plus fortes qui supportent la charge.
Les chercheurs ont utilisé un système de test d’impact à microprojectile induit par laser (LIPIT) pour étudier la réponse des polymères aux impacts de projectiles. Ce système permet de tirer de minuscules projectiles à des vitesses d’environ 750 mètres par seconde. Les résultats montrent que le polystyrène réticulé par mécanophores absorbe beaucoup plus d’énergie lors d’un impact que le polystyrène classique.
Les travaux ont été soutenus par plusieurs organismes, dont le National Science Foundation Center for the Chemistry of Molecularly Optimized Networks et le U.S. Army Research Office.
Source : MIT News.
