Un composite renforcé de fibres de carbone recyclable
Des chercheurs russes ont fabriqué des matériaux composites renforcés de fibres de carbone plus durables en remplaçant la traditionnelle matrice polymère thermodurcissable par du polyéthersulfone (PES), un polymère thermoplastique avec d’excellentes propriétés mécaniques et résistant aux hautes températures, à la vapeur et aux produits chimiques. Et contrairement aux difficultés rencontrées avec la structure réticulée irréversible des polymères thermodurcis, le PES est recyclable. Ensuite, les chercheurs ont modifié la surface de fibres de carbone par oxydation thermique pour renforcer leur interaction avec la matrice polymère. Ce traitement améliore les propriétés mécaniques des composites : leur résistance à la flexion et leur module d’élasticité ont atteint environ 960 MPa et 60 GPa respectivement, contre seulement 600 MPa et 50 GPa pour les composites renforcés avec des fibres non modifiées.
V. G. Torokhov et al., Mechanical and thermophysical properties of carbon fiber-reinforced polyethersulfone, Polymers, 2022 ; doi.org/10.3390/polym14142956
Evaluer par fluorescence le contenu recyclé dans les plastiques
Des chercheurs anglais ont utilisé une molécule fluorescente pour mettre au point une technique d’évaluation du pourcentage de contenu recyclé dans des produits en plastiques. Approuvé par la réglementation REACH et la FDA, le 4,4-Bis(2-benzoxazolyl) stilbène (BBS) est un additif polymère qui possède des propriétés de fluorescence, dont la longueur d’onde varie selon qu’il se présente sous la forme d’un monomère ou agrégé sous forme de dimère. Les scientifiques ont incorporé du BBS dans différents mélanges polymères contenant des taux plus ou moins élevés de matière recyclée. Et ils ont montré qu’il existe une relation linéaire entre le pourcentage de contenu recyclé et trois propriétés de fluorescence du BBS : son intensité, sa durée et sa couleur de fluorescence.
Z. O. G. Schyns et al., Recycled Plastic Content Quantified through Aggregation-Induced Emission, ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2022 ; doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c03389
Record de stabilité thermique pour un matériau nanophotonique
Alternative à la récupération de l’énergie thermique par conversion thermoélectrique, les dispositifs thermo-photovoltaïques convertissent le rayonnement infrarouge (IR) d’un corps chaud en électricité. Pour améliorer la performance de ces systèmes, une équipe d’ingénieurs américains a mis au point un matériau stable à des températures élevées (jusqu’à 1100°C) et qui permet un contrôle du flux de radiation IR. Fabriquée par épitaxie, cette nouvelle structure est composée d’une alternance de couches de pérovskite et d’oxyde de magnésium (MgO). En déposant une couche d’environ 480 nm de leur matériau à la surface d’un émetteur MgO:NiO, les ingénieurs ont réussi à en modifier le spectre d’émission thermique et à accroître son efficacité thermo-photovoltaïque de 15%.
S. McSherry et al., Nanophotonic control of thermal emission under extreme temperatures in air, Nature Nanotechnology, 2022 ; doi.org/10.1038/s41565-022-01205-1
Des zéolites pour capter le CO2 à faible concentration dans l’air
Des chercheurs du California Institute of Technology (Caltech) aux Etats-Unis ont prouvé que les zéolites de type mordénite sont de bonnes candidates pour la capture de CO2 à faible concentration dans l’air. Les zéolites sont des cristaux formés d'un squelette microporeux d'aluminosilicate dont les espaces vides connectés sont initialement occupés par des cations métalliques et des molécules d'eau. Dans le cas de la mordénite, les atomes du cristal sont agencés en anneaux à 8 ou 12 côtés formant des cages capables d’adsorber des molécules. En analysant ces structures, les chercheurs américains ont montré qu’elles ont une capacité d'adsorption de CO2 allant jusqu'à 1,15 mmol/g à partir de 400 ppm de CO2 à 30 °C et jusqu'à 2,0 mmol/g à des températures inférieures. Et ils ont identifié des sites spécifiques où l'adsorption est préférée pour la capture du CO2 à faible concentration.
D. Fu et al., Confinement effects facilitate low-concentration carbon dioxide capture with zeolites, PNAS, 2022 ; doi.org/10.1073/pnas.2211544119
Un robot mou qui croit en avançant
Une équipe américaine a mis au point un procédé unique d’extrusion pour la robotique molle, inspiré de la façon dont croissent les plantes et les champignons. Il permet à des matériaux synthétiques de croître d’une façon similaire. Pour prouver l'efficacité de ce nouveau procédé, les chercheurs ont créé un robot mou dont l’extrémité grandit lorsqu’il se déplace à une vitesse de 12 centimètres par minute, et jusqu’à une longueur de 1,5 mètre. Ils ont aussi démontré que ce robot était capable de réaliser de multiples tâches : creuser, explorer, ou encore emprunter des chemins difficiles d’accès. Ce type de robot pourrait être utilisé pour atteindre des endroits difficilement inaccessibles à l'Homme, comme l'intérieur du corps humain ou des terrains dangereux.
Matthew M. Hausladen et al., Synthetic growth by welf-lubricated photopolymerization and extrusion inspired by plants and fungi, PNAS, 2022 ; doi.org/10.1073/pnas.2201776119
