Matériaux en caoutchouc intelligents
La vision : des matériaux qui réagissent à des déclencheurs actifs
Les dispositifs médicaux portables, tels que les exosquelettes souples qui soutiennent les patients victimes d'accidents vasculaires cérébraux ou les patchs d'administration contrôlée de médicaments, doivent être fabriqués à partir de matériaux capables de s'adapter de manière intelligente et autonome aux mouvements du porteur et à l'évolution des conditions environnementales. C'est précisément ce type de matériaux polymères commutables de manière autonome qui a été récemment mis au point par des spécialistes des matériaux de l'université de Stuttgart et des pharmaciens de l'université de Tübingen, dont les résultats de recherche ont été publiés dans Advanced Materials Technologies, une revue spécialisée de premier plan.
Matériau en caoutchouc intelligent qui s'adapte à l'humidité ambiante. Ce bracelet montre la capacité du matériau à s'adapter, dans ce cas, aux mouvements du poignet.
F. Sterl, Universität Stuttgart, FSM-Labor
Sabine Ludwigs (Institut de chimie des polymères) et Holger Steeb (Institut de mécanique, MIB) de l'université de Stuttgart et Dominique Lunter (Département de technologie pharmaceutique de l'université de Tübingen), ont publié un article intitulé "Autonomous Adaptation of Intelligent Humidity-Programmed Hydrogel Patches", dans lequel ils démontrent comment il est possible de produire des matériaux polymères intelligents, le terme "intelligent" faisant référence au fait que les propriétés du matériau peuvent s'adapter de manière autonome aux conditions environnementales dans lesquelles il est utilisé. La rigidité des matériaux en question peut varier de plus de quatre ordres de grandeur en fonction de l'humidité et de la température, et peut subir des changements élastiques même lorsqu'ils sont soumis à de grandes déformations, ce qui permet aux propriétés mécaniques de s'adapter à l'application respective.
Un degré d'adaptabilité très élevé
L'un des auteurs de l'article, Sabine Ludwigs, qualifie ces matériaux de "matériaux en caoutchouc intelligents" et explique que : Ce haut degré d'adaptabilité fait de nos polymères des matériaux idéaux pour les robots constitués de matériaux organiques souples, tels que ceux utilisés en biomédecine ou dans les missions de recherche et de sauvetage - le mot clé étant ici "robotique souple". Ces polymères sont également très bien adaptés aux applications de peau intelligente, telles que les exosquelettes fabriqués à partir de tissus souples et flexibles. Pour ces deux applications, le matériau doit permettre des mouvements à la fois rapides et lents, ce qui signifie qu'il doit avoir des propriétés viscoélastiques ajustables. "C'est exactement ce que le matériau que nous avons développé est capable de faire", explique Holger Steeb.
En outre, l'hydro-adaptabilité du matériau et sa capacité d'absorption d'eau réversible le rendent apte à être utilisé comme patch pour la libération contrôlée de médicaments par la peau. Les chercheurs ont notamment mené des expériences sur la libération de l'analgésique diclofénac dans un modèle de peau. "Le mécanisme clé est que c'est le patch lui-même qui contrôle la libération de l'ingrédient actif en réponse aux niveaux variables d'humidité de la plaie, c'est-à-dire en fonction des fluides qui s'en échappent", explique Dominique Lunter, expert pharmaceutique basé à Tübingen, en Allemagne.
Ces recherches ont été menées dans le cadre du laboratoire interfacultaire Functional Soft Materials (FSM Lab) récemment créé au sein du pôle d'excellence Data-integrated Simulation Science Cluster (EXC 2075, SimTech) de l'Université de Stuttgart. Ce laboratoire est le résultat d'une collaboration très fructueuse entre deux groupes de recherche dirigés par Sabine Ludwigs, spécialisée dans la chimie des polymères, et Holger Steeb, dont les travaux portent sur la mécanique et la fonction des matériaux polymères intelligents.
La vision : des matériaux qui réagissent à des déclencheurs actifs
À l'avenir, les chercheurs de l'université de Stuttgart prévoient d'étudier des systèmes de matériaux multifonctionnels capables de s'adapter de manière autonome à leur environnement et de réagir à des déclencheurs actifs, tels que des stimuli électriques. Ils prévoient également d'utiliser les simulations comme base pour la modélisation et la prévision d'architectures complexes. Les résultats de la recherche sur les matériaux polymères profitent également aux études menées par le pôle d'excellence "Data-Integrated Simulation Science" (SimTech) de l'université.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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