Que sont les matériaux d'auto-guérison?
Les matériaux auto-cicatrisants sont des substances capables de réparer automatiquement les fissures structurelles ou autres dommages, une capacité qui peut considérablement prolonger la durée de vie d'un produit et, dans certains cas, aider à protéger les personnes de tout préjudice. De nombreux produits autoréparants ont été inspirés par des processus biologiques qui permettent aux corps vivants de guérir. En observant l'activité de guérison naturelle à un niveau microscopique, les scientifiques ont mis au point plusieurs méthodes pour reproduire cette capacité bénéfique dans les substances synthétiques. Il existe plusieurs types de produits auto-cicatrisants, et plusieurs approches peuvent être utilisées pour créer ces matériaux. Quelle que soit la structure, les objets autoréparables sont tous conçus pour fonctionner sans intervention humaine.
Un type de produit autoréparable est appelé système microencapsulé. Ces matériaux auto-cicatrisants sont spécialement conçus pour réparer les fissures minuscules présentes dans les polymères. Ces dommages, parfois appelés «microfissures», peuvent être causés par une usure mécanique ou un stress thermique. Les matériaux microencapsulés contiennent un agent chimique formulé pour reconstruire et renforcer la structure du polymère. Une couche d'époxy contient ces produits chimiques de renforcement dans de minuscules poches et l'agent commence à se répandre lorsque des dommages structurels provoquent la rupture des petites capsules.
Les systèmes microvasculaires sont une autre variété de matériaux auto-cicatrisants. A l'instar des solutions microencapsulées, ce type de matériau utilise un agent de cicatrisation qui est maintenu jusqu'à son utilisation. Au lieu d'être réparties uniformément sur une surface à l'intérieur de minuscules capsules, les produits chimiques utiles sont placés dans des "veines" artificielles ou des canaux qui nidifient le matériau. Cette structure en forme de veine permet aux produits chimiques d’être pompés en continu dans une zone fissurée, ce qui aide à prévenir les dommages en cours.
Une troisième méthode qui peut être utilisée pour créer des matériaux auto-cicatrisants utilise des polymères à activité mécanochimique. Cette approche est similaire à la façon dont les os humains commencent à se réparer après s'être brisés. Cette méthode permet de créer des polymères contenant des amas de molécules appelés "mécanophores". Ces groupes sont naturellement enclins à se connecter avec d'autres molécules similaires. Quand un polymère est soumis à des contraintes, les mécanophores incorporés forment un lien structurel, un peu comme deux pièces de fixation Velcro® étant forcées l'une à l'autre.
Les matériaux auto-cicatrisants ont de nombreuses applications pratiques. Les scientifiques ont expérimenté des surfaces de vaisseaux spatiaux qui scellent automatiquement les ruptures dangereuses causées par les météoroïdes ou les débris spatiaux. Les avions peuvent également tirer parti de ces substances et de la résistance aux fissures sur les gouvernes. Ces types de matériaux peuvent également être utilisés dans des produits analogues au caoutchouc synthétique, afin de prévenir l'usure et d'améliorer la durée de vie de la bande de roulement.