Des nanotubes pour auto-réparer des circuits

Parvenir à ce que des conducteurs électriques, comme un organisme vivant, se réparent tout seuls n'est plus de la science-fiction. Des chercheurs de l'université de l'Illinois à Urbana-Champaign y travaillent... et obtiennent des résultats.

Parvenir à ce que des conducteurs électriques, comme les connecteurs des batteries Lithium-ion des ordinateurs ou des mobiles, se réparent tout seuls et éviter ainsi des courts-circuits pouvant mettre le feu à l’appareil, de la science-fiction ? Pas si sûr. Une équipe de chercheurs de l’université de l’Illinois à Urbana-Champaign, conduite par Jeffrey Moore, a mis au point une technique permettant de réparer, presque automatiquement, un fil conducteur coupé. Comment ? Grâce à des microcapsules en polymère contenant des nanotubes de carbone (à simple paroi), car ceux-ci sont de très bons conducteurs d’électricité et leur forme allongée permet de combler efficacement les brèches. Lors d’un choc entraînant une rupture du circuit électrique, les microcapsules, qui recouvrent les contacts d’une batterie, vont se rompre pour libérer les nanotubes de carbone. Il suffit pour cela de secouer l’appareil. Les nanotubes vont alors s’agglutiner sur les extrémités du fil coupé, former un pont et rétablir le passage du courant électrique.

Pour l’instant, bien sûr, cette application industrielle, qui pourrait être très précieuse pour des appareils où les réparations sont difficiles, voire impossibles à faire tels que les satellites ou les sous-marins, est de l’ordre de la prospective. Les chercheurs en sont encore au stade de l’expérimentation dans des conditions spécifiques relatées dans le » Journal of Materials Chemistry » : les microcapsules sont saupoudrées entre les extrémités de deux fils métalliques, séparées de 100 nanomètres. Mais ces expériences sont déjà riches d’enseignements. Pour que le processus fonctionne, il faut des microcapsules ni trop grosses, ni trop petites. La taille optimale oscille entre 280 et 350 nanomètres. Plus petites, elles sont trop résistantes, et plus grosses, elles sont trop fragiles. De même, il n’est pas nécessaire de recouvrir tous les composants avec ces microcapsules, car les ruptures ont tendance à se produire toujours au même endroit.

En haut : nanotubes en suspension dans des microcapsules de polymères. En bas : surface de ces capsules de polymères. © J. Mat. Chem./RSC Publishing

Photo vignette © Eric Brown, University of IllinoisPour en savoir plus Ces expériences s’appuient sur d’autres recherches que mènent l’université de l’Illinois à Urbana-Champaign sur les matériaux capables de s’auto-réparer. Jusqu’à présent, ces recherches portaient sur des matériaux capables de combler automatiquement des fissures survenues lors d’un choc. Toutes ces expériences reposent sur l’utilisation de monomères, inclus dans des capsules ou des réserves, qui polymérisent dans la fissure à l’aide d’un solvant, d’un catalyseur ou bien d’énergie. Sur ce principe, l’équipe de Scott White et Kathleen S. Toohey ont mis au point un matériau vascularisé.Site de l’université de l’Illinois A-L. B