Des nouveaux plastiques qui se réparent sous l'effet de la lumière

Publié par Redbran le 25/11/2020 à 13:00
Source: CNRS INC
Mr. McGuire avait vu juste en prédisant à Ben Braddock, jeune étudiant des années 1960, un avenir fantastique pour les plastiques (film Le lauréat, 1967). Il n'avait par contre pas prévu le volume des déchets plastiques non recyclés ou revalorisés, problème majeur du 21e siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) sur lequel se penchent nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de scientifiques et industriels. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...), des chercheuses et chercheurs de l'IS2M (CNRS/Université de Haute-Alsace) et de l'ICR (CNRS/Université d'Aix-Marseille) ont mis au point (Graphie) de nouveaux polymères auto-cicatrisables et re-modelables à souhait sous l'effet d'une lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) proche infra-rouge peu coûteuse. Ces résultats, publiés dans la revue Advanced Functional Materials, offrent de nouvelles perspectives pour la revalorisation des matières plastiques.


Le proche infrarouge (PIR) pour modeler les plastiques. © Jacques Lalevée

Le 20ème siècle a clairement été marqué par l'avènement des plastiques, matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) polymères formés de gigantesques macromolécules. La production de plastiques a en effet augmenté de 4000% entre 1960 et 2013. Et pour cause: leur légèreté, combinée à d'excellentes propriétés mécaniques, leur a permis de remplacer le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...), le métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...), le bois, le carton, le béton (Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de...).... Dans nombres d'applications allant de l'emballage à l'industrie automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) en passant par l'électroménager (Le terme électroménager caractérise tous les appareils et outils utilisant l'électricité et,...) et le bâtiment, sans compter toutes les avancées technologiques qui ne furent possibles que grâce aux plastiques. Malheureusement, l'industrie des matières plastiques souffre de deux inconvénients majeurs: les plastiques sont faits à base de pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) et sont donc très énergivores, et ils ne se recyclent pas facilement voire pas du tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...), et surtout pas aussi vite qu'ils ne sont consommés. En effet, contrairement aux métaux ou au verre qui peuvent être refondus à l'infini (Le mot « infini » (-e, -s ; du latin finitus,...), les plastiques se dégradent fortement sous l'effet de la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) et ne peuvent donc pas être mis en oeuvre à volonté. Même si le recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui...), la revalorisation, la collecte ou l'incinération (L'incinération est une technique de transformation par l'action du feu. Incinérer...) des déchets plastiques a doublé entre 2007 et 2018, le problème est loin d'être résolu et nombre de chercheurs et industriels travaillent ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) sur différentes stratégies pour diminuer l'impact des déchets plastiques.

Dans ce contexte, des chercheurs de l'IS2M (CNRS/Université de Haute-Alsace) et de l'ICR (CNRS/Université d'Aix-Marseille) ont mis au point de nouveaux polymères auto-cicatrisables et re-modelables à souhait sous l'effet de la lumière proche infra-rouge (PIR). Plus précisément, ils ont développé un colorant (Un colorant est une substance utilisée pour apporter une couleur à un objet à...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...), parfaitement soluble dans le milieu de polymérisation et dans les polymères étudiés, qui absorbe fortement les rayonnements PIR. Lorsqu'il est excité, ce colorant converti localement la lumière en chaleur. La chaleur dégagée par irradiation (En physique nucléaire, l'irradiation désigne l'action d'exposer (volontairement ou...) permet de localement "fondre" le polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...) en le portant au-dessus de sa température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de transition vitreuse, température au-dessus de laquelle les réarrangements moléculaires et l'écoulement sont possibles. Ils ont ainsi démontré que l'utilisation d'une source de lumière PIR peu coûteuse et très pénétrante permet de réparer, donner une nouvelle forme ou effacer les rayures de plusieurs échantillons de polymères. Ces résultats, publiés dans la revue Advanced Functional Materials, proposent une approche sans précédent pour le retraitement, le remodelage, le recyclage, et l'auto-cicatrisation des plastiques. Ces travaux ont aussi fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'un dépôt de brevet.

Référence

NIR Organic Dyes as Innovative Tools for Reprocessing/ Recycling of Plastics: Benefits of the Photothermal Activation in the Near-Infrared Range, Valentin Launay, Aurore Caron, Guillaume (Guillaume est un prénom masculin d'origine germanique. Le nom vient de Wille, volonté et Helm,...) Noirbent, Didier Gigmes, Frédéric Dumur, and Jacques Lalevée, 17 novembre 2020.

https://doi.org/10.1002/adfm.202006324
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