Polymères supramoléculaires autoréparables

La capacité des systèmes naturels ou artificiels, à se guérir spontanément après dommages tout en gardant leurs fonctions, est une caractéristique importante pour leur durabilité. L’autoguérison est très commune dans les systèmes biologiques. On peut citer la guérison de la peau blessée ou encore la réparation de l’ADN, comme le confirme les travaux de T. Lindahl, prix Nobel de chimie en 2015. Inspirés par cela, les systèmes autoréparables, appelés aussi autocicatrisants, ont été largement explorés depuis 15 ans. Suite à une dégradation (thermique, mécanique, chimique…), ces matériaux déclenchent spontanément, ou sous l’effet d’un stimulus externe, un processus physicochimique d’autoréparation pour restaurer leurs propriétés initiales. Ce processus permet ainsi d’augmenter leur durée de vie.

Un des premiers modèles synthétiques de ces matériaux a été proposé par White et al. en 2001 à partir de matériaux polymères composites incorporant un catalyseur et des capsules contenant un agent réparant. L’inconvénient de cette méthode repose sur le fait qu’une même région du matériau ne peut plus être réparée dès lors que la capsule d’agent actif a été consommée. Même si des améliorations ont été proposées, ces matériaux reposent sur des systèmes relativement complexes. De plus, la réparation modifie également leurs propriétés mécaniques, ce qui en limite le champ d’applications.

Aussi, un intérêt croissant est porté sur une deuxième famille de matériaux autoréparables obtenus via une réticulation réversible. Ces derniers présentent l’avantage, en théorie, de pouvoir être fracturés et réparés autant de fois que possible. Cette famille se divise en deux groupes selon que leur réticulation réversible est obtenue par liaison covalente ou par liaison non covalente. Dans cet article, nous aborderons uniquement l’autoréparation des polymères par des liaisons non covalentes appelées également liaisons supramoléculaires.

L’article développe dans une première partie le contexte de l’industrie des polymères, ainsi que le concept de l’autoréparation des polymères supramoléculaires. Les deux parties suivantes abordent l’élaboration de polymères supramoléculaires autoréparables obtenus à partir de deux liaisons non covalentes différentes : les liaisons hydrogène et les interactions π-π. Chacune de ces deux parties commence par l’étude d’un polymère de base conçu à partir d’une de ces liaisons non covalentes. Elle décrit ensuite l’évolution de sa structure afin d’améliorer ses propriétés mécaniques tout en analysant ses aptitudes à s’autoréparer. Enfin, une dernière partie aborde les systèmes hôte-invité autoréparables obtenus à partir d’éther couronne et de cyclodextrine comme molécule hôte.