Des chercheurs japonais ont développé un adhésif à la fois très puissant et réversible qui pourrait aider l'industrie à recycler de nombreux appareils autrement problématiques.
Cet adhésif est réversible, mais aussi capable de soutenir des charges très importantes. © Wang et al.
Concevoir une substance collante est bien plus difficile qu’il n’y paraît. Cela nécessite de trouver un équilibre bien spécifique entre deux propriétés : son pouvoir adhésif, c’est-à-dire sa capacité à rendre deux objets mécaniquement solidaires, et la facilité à s’en débarrasser.
En règle générale, ces deux propriétés sont irréconciliables. Par exemple, il est très difficile de séparer deux objets joints par une colle très puissante une fois qu’elle a été appliquée, ce qui peut poser de gros problèmes par la suite. À l’inverse, un simple morceau de ruban adhésif est très facile à retirer, mais il sera bien incapable de maintenir en place un objet lourd et massif.
De nombreux laboratoires tentent donc de s’affranchir de cette dichotomie. Ils cherchent à développer une colle capable de réunir le meilleur des deux mondes. Cet adhésif idéal serait extrêmement puissant, mais pourrait être décollé à la demande une fois qu’il cesse de se rendre utile, ou simplement pour réaliser des ajustements.
Et les chercheurs de l’Institut National de Science des Matériaux, au Japon, viennent de faire un pas très intéressant dans cette direction. Dans une étude repérée par New Atlas, ils ont décrit une nouvelle substance aux propriétés intrigantes. L’objet de leurs travaux : un puissant adhésif inspiré des moules qui tire ses propriétés de la lumière et peut être décollé à loisir.
Une colle réversible inspirée des moules
L’ingrédient clé de cette recette, c’est l’acide caféique. Ce composé organique est déjà bien connu des spécialistes de la biologie végétale. Il est en effet synthétisé par toutes les plantes connues. Il s’agit en effet d’un intermédiaire dans la biosynthèse de la lignine, le polymère qui confère sa rigidité aux parois des cellules végétales.
Mais ce n’est pas cette propriété qui est au cœur de ces travaux. Ce qui intéressait les chercheurs japonais, c’est que cet acide comprend un groupe d’atomes cyclique appelé catéchol. On retrouve ce motifs dans de puissants adhésifs synthétisés par des êtres vivants. Par exemple, ce sont eux qui permettent aux moules de se fixer à la surface des rochers.
Les auteurs ont constaté qu’une fois soumis à un rayonnement UV à une longueur d’onde de 365 nm, la structure de l’acide caféique peut changer. Dans ces conditions, les groupes catéchol de deux molécules peuvent se joindre. Ils forment alors une liaison très résistante, mais surtout réversible.
En effet, lorsque le couple est soumis à un autre rayonnement UV — cette fois à une longueur d’onde de 254 nm —, les deux groupes catéchol se désolidarisent. L’acide caféique revient alors dans son état initial, sans laisser le moindre résidu et sans diminution du pouvoir adhésif. En théorie, l’opération peut donc être répétée à l’infini.
Un adhésif puissant, flexible et étanche
Et ce n’est pas le seul intérêt de cette substance. Les chercheurs expliquent qu’en jouant sur l’intensité du rayonnement UV, il est possible de contrôler le nombre de molécules qui se lient de cette manière. En pratique, cela signifie que l’on peut ajuster la puissance de l’adhésif à loisir.
L’autre avantage majeur, c’est que le polymère conçu par les chercheurs est complètement insoluble. Il peut donc fonctionner sous l’eau, alors que de très nombreux matériaux perdent leurs propriétés adhésives dans ces conditions.
Pour mettre leur produit à l’épreuve, les chercheurs l’ont soumis à divers tests de résistance, de flexibilité et d’étanchéité. Lors du premier, ils ont réussi à soulever un poids de 40 kg pendant 72 heures avec une surface collée très faible (10 mm x 8mm). Ils l’ont ensuite décroché facilement grâce à une lampe UV, après quoi le matériau n’a pas montré le moindre signe de faiblesse.
Ils l’ont ensuite utilisé pour joindre les deux extrémités d’un tube de silicone dans lequel ils ont fait circuler de l’eau à haute pression tout en le tordant dans toutes les directions. Ils n’ont pas constaté la moindre fuite, et là encore, la structure moléculaire du polymère était restée parfaitement intacte à la fin de cette séance de torture.
Un potentiel important pour le recyclage
En plus du bénéfice évident de la réversibilité, l’équipe suggère que cette substance pourrait offrir une solution très intéressante dans des conditions où les adhésifs traditionnels ne fonctionnent pas correctement, notamment sous l’eau ou par mauvais temps.
Désormais, les auteurs vont également tester son intérêt dans la réparation et le retraitement de très nombreux objets. Ils citent notamment les appareils électroniques ou les équipements médicaux et de transport. Différentes pièces pourraient ainsi être fixées solidement, puis séparées facilement pour faciliter le recyclage.