TSUKUBA, Japon, 12 avril 2024 – (ACN Newswire) – De nouvelles options permettant de fabriquer des matériaux souples, flexibles et expansibles finement structurés, appelés hydrogels, ont été développées par des chercheurs de l'Université d'agriculture et de technologie de Tokyo (TUAT). Leurs travaux étendent le domaine émergent des « hydrogels kirigami », dans lesquels des motifs sont découpés en un film mince lui permettant de gonfler ultérieurement pour former des structures d'hydrogel complexes. La recherche est publiée dans la revue Science and Technology of Advanced Materials.
Les hydrogels possèdent un réseau de molécules attirant l'eau (hydrophiles), permettant à leur structure de gonfler considérablement lorsqu'elle est exposée à l'eau qui s'incorpore dans le réseau moléculaire. Les chercheurs Daisuke Nakagawa et Itsuo Hanasaki ont travaillé avec un film initialement sec composé de nanofibres de cellulose, le matériau naturel qui constitue une grande partie de la structure des parois cellulaires végétales.
Ils ont utilisé un traitement au laser pour découper des structures dans le film avant que de l'eau ne soit ajoutée, permettant ainsi au film de gonfler. La conception particulière du motif Kirigami fonctionne de telle manière que la largeur augmente lorsqu'elle est étirée dans le sens longitudinal, ce que l'on appelle la propriété auxétique. Cette propriété auxétique apparaît à condition que l'épaisseur augmente suffisamment lorsque le film mince d'origine est humide.
« Comme Kirigami signifie littéralement le dessin découpé de papiers, il était à l'origine destiné aux structures en feuilles minces. En revanche, notre mécanisme auxétique bidimensionnel se manifeste lorsque l'épaisseur de la feuille est suffisante, et cette tridimensionnalité de la structure de l'hydrogel émerge par gonflement lors de son utilisation. Il est pratique de le stocker à l’état sec avant utilisation, plutôt que de conserver le même niveau de teneur en eau de l’hydrogel. dit Hanasaki. « De plus, l’auxétique est maintenue pendant le chargement cyclique qui amène la déformation adaptative de l’hydrogel à atteindre un autre état structurel. Ce sera important pour la conception de matériaux intelligents.
Les applications potentielles des hydrogels adaptatifs incluent les composants souples des technologies robotiques, leur permettant de réagir de manière flexible lors de l'interaction avec les objets qu'ils manipulent, par exemple. Ils peuvent également être intégrés dans des commutateurs logiciels et des composants de capteurs. Les hydrogels sont également étudiés pour des applications médicales, notamment l’ingénierie tissulaire, les pansements, les systèmes d’administration de médicaments et les matériaux capables de s’adapter avec flexibilité au mouvement et à la croissance. L’avancée des hydrogels kirigami réalisée par l’équipe TUAT étend considérablement les options pour les futures applications d’hydrogel.
"Conserver les caractéristiques conçues tout en faisant preuve d'adaptabilité aux conditions environnementales est avantageux pour le développement de la multifonctionnalité", conclut Hanasaki.
Pour en savoir plus
Itsuo Hanasaki
Université de l'agriculture et de la technologie de Tokyo
Courriel : hanasaki@cc.tuat.ac.jp
Livre: https://doi.org/10.1080/14686996.2024.2331959
À propos de Science et Technologie des Matériaux Avancés (STAM)
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Docteur Yasufumi Nakamichi
Directeur de la publication STAM
Courriel : NAKAMICHI.Yasufumi@nims.go.jp
Communiqué de presse diffusé par Asia Research News pour la science et la technologie des matériaux avancés.
Sujet: Résumé du communiqué de presse
La source: Science et technologie des matériaux avancés
Secteurs: Chimie, Spec.Chem, Sciences et nanotechnologies
https://www.acnnewswire.com
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