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Une colle sous-marine décollable à l’électricité

Posté le par Arnaud Moign dans Matériaux, Biotech & chimie

Il existe des adhésifs dont les propriétés peuvent être contrôlées par des stimuli externes : on les appelle les colles intelligentes ou Smart Glues. Une équipe de chercheurs de la Michigan Technological University a développé un prototype d’adhésif sous-marin, décollable en quelques secondes sous l’effet de l’électricité.

À l’heure actuelle, il n’existe pas encore d’adhésifs de ce type dans le commerce.

Un domaine de recherche émergent

Les recherches académiques sur les adhésifs intelligents sont en revanche assez nombreuses. Néanmoins, la plupart de ces études concernent l’adhérence de colles sur des surfaces sèches.

Comme nous l’affirme le professeur associé Bruce P. Lee du Department of Biomedical Engineering du Michigan Technological University : “La présence d’eau a tendance à fragiliser la plupart des adhésifs synthétiques, à la manière d’un pansement qui se décolle quand vous prenez la douche.”

On dénombre ainsi une petite poignée d’études concernant l’adhésion en milieu humide. “Ces adhésifs sont contrôlables par des modifications de pH ou des stimuli lumineux. Ces modes de stimulation ont l’inconvénient d’être peu pratiques à mettre en œuvre en conditions réelles”, ajoute B.P Lee.

Un mécanisme d’adhésion particulier

L’équipe de chercheurs a donc voulu développer un adhésif fonctionnant sous l’eau et décollable par l’électricité. Pour cela, ils ont utilisé le catéchol, un composé que l’on retrouve dans les protéines adhésives utilisées par les moules pour adhérer à des surfaces sous-marines.

“Le catéchol est capable de former des liaisons fortes avec des métaux, des polymères et même des tissus mous. La force d’adhérence de cette molécule dépend de son état d’oxydation. Nous avons donc utilisé l’électrochimie pour contrôler cet état oxydation qui à son tour permet de contrôler les propriétés adhésives”, affirme le chercheur.

Dispositif permettant de tester l’adhérence de la colle par indentation. Le carré bleu est la partie adhésive. Credit : B.P Lee.

Des résultats encourageants

Les travaux que les chercheurs viennent de publier dans le Journal of the American Chemical Society avaient pour but de démontrer la faisabilité d’utiliser l’électrochimie pour contrôler l’adhérence du catéchol.

“Nous avons conçu un dispositif de test capable de mesurer l’adhérence tout en envoyant de l’électricité au niveau de la zone adhésive. Cette méthode nous a permis de systématiquement déterminer l’effet de l’électricité (de la tension ou de l’intensité), de la concentration en sel au niveau de l’interface et de la concentration en catéchol sur l’adhérence”, explique B.P Lee.

Ils ont ainsi pu démontrer que, quand l’adhésif était en contact direct avec le substrat, il pouvait être désactivé sous l’effet de l’électricité, jusqu’à un détachement complet.

“C’est un peu comme appuyer sur un bouton pour stopper l’adhérence de la colle”, ajoute le chercheur.

Quelles applications industrielles ?

Ce projet est financé par l’Office of Naval Research américain, car ses recherches permettraient de concevoir des adhésifs intelligents pour des applications sous-marines. Par exemple, ce type de colle pourrait servir à faire adhérer des capteurs présents sur des bateaux ou des sous-marins. Le décollement pourrait ainsi être automatisé et contrôlé par un dispositif électronique.

Il y a aussi des applications dans le biomédical. On peut par exemple imaginer des pansements ou des bandages que l’on peut retirer sans douleur”, explique B.P Lee.

Les travaux de ces chercheurs se poursuivent. La prochaine étape sera de trouver un moyen de recoller cet adhésif de la même manière, ce qui permettrait de répéter plusieurs fois le processus d’activation et de désactivation.

“La difficulté est actuellement dans le contrôle de la chimie responsable de l’adhérence du catéchol, car il subsiste encore beaucoup d’inconnues », rappelle le chercheur.

Il reste donc encore du travail avant de voir apparaître ce type de colle sur le marché, mais la faisabilité est démontrée.

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