Les matériaux auto-cicatrisants sont des substances capables de réparer automatiquement les fissures structurelles ou d’autres dommages, une capacité qui peut considérablement prolonger la durée de vie d’un produit et, dans certains cas, aider à protéger les personnes contre les dommages. De nombreux produits auto-réparateurs ont été inspirés par des processus biologiques qui permettent aux corps vivants de guérir. En observant l’activité de guérison naturelle à un niveau microscopique, les scientifiques ont développé plusieurs méthodes pour reproduire cette capacité bénéfique dans les substances artificielles. Il existe plusieurs types de produits d’auto-guérison, et plusieurs approches peuvent être utilisées pour créer ces matériaux. Quelle que soit la structure, les objets auto-réparables sont tous conçus pour fonctionner sans intervention humaine.
Un type de produit auto-réparateur est connu sous le nom de système microencapsulé. Ces matériaux auto-cicatrisants sont spécialement conçus pour réparer les minuscules fissures qui se produisent dans les polymères. Ces dommages, parfois appelés microfissures, peuvent être causés par une usure mécanique ou une contrainte thermique. Les matériaux microencapsulés contiennent un agent chimique formulé pour reconstruire et renforcer la structure du polymère. Une couche d’époxyde contient ces produits chimiques de renforcement dans de minuscules poches, et l’agent commence à se répandre lorsque des dommages structurels provoquent la rupture des petites capsules.
Les systèmes microvasculaires sont une autre variété de matériaux auto-cicatrisants. Comme les solutions microencapsulées, ce type de matériau utilise un agent cicatrisant qui est contenu jusqu’à ce qu’il soit nécessaire. Au lieu d’être uniformément répartis sur une surface dans de minuscules capsules, cependant, les produits chimiques utiles sont placés dans des veines artificielles ou des canaux qui nidifient le matériau. Cette structure en forme de veine permet aux produits chimiques d’être pompés en continu dans une zone fissurée, ce qui aide à prévenir les dommages continus.
Une troisième méthode qui peut être utilisée pour créer des matériaux auto-cicatrisants utilise des polymères mécanochimiquement actifs. Cette approche est similaire à la façon dont les os humains commencent à se réparer après une rupture. Avec cette méthode, des polymères sont créés qui contiennent des amas de molécules appelés mécanophores. Ces clusters sont naturellement enclins à se connecter avec d’autres molécules similaires. Lorsqu’un polymère est impacté par une contrainte, les mécanophores intégrés forment un lien structurel, un peu comme deux pièces de fixation Velcro® forcées ensemble.
Les matériaux auto-cicatrisants ont de nombreuses applications pratiques. Les scientifiques ont expérimenté des surfaces d’engins spatiaux qui scellent automatiquement les ruptures dangereuses causées par des impacts de météorites ou des débris spatiaux. Les avions peuvent également bénéficier de ces substances, et peuvent bénéficier d’une résistance aux fissures sur les gouvernes. Ces types de matériaux peuvent également être utilisés dans des produits de type caoutchouc synthétique, afin d’éviter l’usure et d’améliorer la durée de vie de la bande de roulement.