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18 Mar, 2024

Il n’y a pas besoin de colle pour maintenir ces matériaux ensemble – juste de l’électricité

Il n’y a pas besoin de colle pour maintenir ces matériaux ensemble – juste de l’électricité

Ces matériaux souples (le poulet à gauche et la tomate à droite) adhèrent de manière permanente à des surfaces dures par simple passage d’électricité.

Existe-t-il un moyen de coller ensemble des matériaux durs et mous sans ruban adhésif, colle ou époxy ? Une nouvelle étude publiée dans ACS Central Science montre que l’application d’une petite tension à certains objets forme des liaisons chimiques qui relient solidement les objets entre eux. L’inversion du sens du flux d’électrons sépare facilement les deux matériaux. Cet effet d’électroadhésion pourrait contribuer à la création de robots biohybrides, à l’amélioration des implants biomédicaux et à la mise au point de nouvelles technologies de batteries.

Lorsqu’un adhésif est utilisé pour fixer deux choses, il relie les surfaces par des forces mécaniques ou électrostatiques. Mais parfois, ces attractions ou liaisons sont difficiles, voire impossibles, à défaire. Des méthodes d’adhésion réversibles, dont l’électroadhésion (EA), sont à l’étude.

Bien que ce terme soit utilisé pour décrire différents phénomènes, une définition consiste à faire passer un courant électrique à travers deux matériaux, ce qui les fait se coller l’un à l’autre, grâce à des attractions ou à des liaisons chimiques.

Srinivasa Raghavan et ses collègues ont déjà démontré que l’EA peut maintenir ensemble des matériaux souples et de charge opposée, et même être utilisée pour construire des structures simples. Cette fois, ils ont voulu voir si l’EA pouvait lier de manière réversible un matériau dur, tel que le graphite, à un matériau mou, tel qu’un tissu animal.

L’équipe a d’abord testé l’EA à l’aide de deux électrodes en graphite et d’un gel d’acrylamide. Une faible tension (5 volts) a été appliquée pendant quelques minutes, provoquant l’adhésion permanente du gel à l’électrode chargée positivement. La liaison chimique qui en résulte est si forte que, lorsque l’un des chercheurs tente de séparer les deux pièces, le gel se déchire avant de se déconnecter de l’électrode.

En outre, lorsque le sens du courant a été inversé, le graphite et le gel se sont facilement séparés, et le gel a adhéré à l’autre électrode, désormais chargée positivement. Des tests similaires ont été effectués sur divers matériaux – métaux, diverses compositions de gel, tissus animaux, fruits et légumes – afin de déterminer l’omniprésence du phénomène.

Pour que l’EA se produise, les auteurs ont constaté que le matériau dur doit conduire les électrons et que le matériau mou doit contenir des ions salins. Ils supposent que l’adhésion résulte de liaisons chimiques qui se forment entre les surfaces à la suite d’un échange d’électrons.

Cela pourrait expliquer pourquoi certains métaux qui retiennent fortement leurs électrons, comme le titane, et certains fruits qui contiennent plus de sucre que de sel, comme le raisin, n’ont pas réussi à adhérer dans certaines situations. Une dernière expérience a montré que l’EA peut se produire entièrement sous l’eau, ce qui ouvre la voie à un éventail encore plus large d’applications possibles. Selon l’équipe, ces travaux pourraient contribuer à la création de nouvelles batteries, à la robotique biohybride, à l’amélioration des implants biomédicaux et à bien d’autres choses encore.

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acscentsci.3c01593

https://www.acs.org/pressroom/presspacs/2024/march/you-dont-need-glue-to-hold-these-materials-together-just-electricity.html