Le Maryland aujourd'hui

Les feuilles d'hydrogel peuvent absorber 100 fois leur poids en eau

Par l’équipe du Maryland Today 11 janvier 2023

Les chercheurs de l’UMD ont utilisé une feuille d’hydrogel (à gauche) pour absorber environ trois fois plus de liquide à base d’eau que des matériaux comme la gaze.

Image de Matter/Choudhary et al.

Ce sont les serviettes en papier qui viennent à la rescousse en cas de déversements de soda et d'éclaboussures de sauce tomate dans la cuisine, tandis que les gazes absorbent souvent le sang dans la salle d'opération. Mais des chercheurs de l’Université du Maryland ont créé un meilleur ramasseur en utilisant un hydrogel – un matériau semblable à de la gélatine sous la forme d’une feuille sèche – qui absorbe et retient environ trois fois plus de liquide à base d’eau.

La méthode, présentée récemment dans la revue Matter, produit une « feuille de gel » absorbante, pliable et découpable qui pourrait un jour trouver sa place dans les cuisines, les salles de bains ou les établissements médicaux. Contrairement aux hydrogels classiques, constitués d'un réseau de grosses molécules appelées polymères qui absorbent plus de 100 fois leur poids en eau, le nouveau matériau ne devient pas cassant et ne s'effrite pas une fois sec.

"Nous avons réimaginé à quoi peut ressembler un hydrogel", a déclaré l'auteur correspondant Srinivasa Raghavan, professeur de génie chimique et biomoléculaire à l'UMD. "Ce que nous avons fait, c'est combiner les propriétés souhaitées d'une serviette en papier et d'un hydrogel."

Pour fabriquer les feuilles de gel, l’équipe de recherche a mélangé de l’acide, de la base et d’autres types d’ingrédients pour l’hydrogel dans un sac zippé. Comme le vinaigre rencontre le bicarbonate de soude, le mélange libère des bulles de dioxyde de carbone dans le gel, créant un matériau poreux et semblable à de la mousse. Ensuite, le sac zippé a été pris en sandwich entre des dalles de verre pour former une feuille, puis exposé à la lumière UV, qui fixe le liquide autour des bulles, laissant des pores derrière. Enfin, l’équipe a trempé le drap dans de l’alcool et du glycérol et l’a séché à l’air. Cela a permis à la feuille de gel séchée de rester douce et flexible, semblable à la texture d'un tissu.

"À notre connaissance, il s'agit du premier hydrogel doté de telles propriétés tactiles et mécaniques", a déclaré Raghavan. Les feuilles de gel sont également restées douces et flexibles dans des conditions ambiantes pendant un an, ce qui indique leur stabilité. "Nous essayons d'obtenir des propriétés uniques avec des matières premières simples."

Lorsque les chercheurs ont placé la feuille de gel sur 25 millilitres (0,8 once) d’eau renversée, la feuille a gonflé et l’a absorbée en 20 secondes, retenant l’eau sans couler. Cependant, le tampon en tissu n’a absorbé qu’environ 60 % de l’eau, laissant des gouttes derrière lui.

La feuille de gel fonctionne également bien avec des liquides épais, tels que du sirop, du sang et même des liquides un million de fois plus épais que l'eau. Les chercheurs ont découvert que la feuille de gel pouvait absorber près de 40 millilitres (1,4 onces) de sang en 60 secondes, tandis que le pansement de gaze n'absorbait que 55 % du sang. La feuille de gel retient également bien son liquide, tandis que la gaze imbibée de sang coule.

Comparée aux serviettes hygiéniques, aux éponges et à la gaze, la feuille de gel absorbe deux fois plus de sang que les autres.

Ensuite, l'équipe prévoit d'optimiser ses feuilles de gel en augmentant le pouvoir absorbant, en renforçant le matériau, en réduisant le coût et en rendant les feuilles réutilisables. Les chercheurs cherchent également à développer des feuilles de gel pour absorber l’huile.

En raison de leur nature flexible et absorbante, les feuilles de gel ont également le potentiel d’arrêter le saignement des plaies graves sous forme de pansement.

"Je souhaite toujours pousser nos inventions plus loin que la simple publication d'un article", a déclaré Raghavan. "Ce serait merveilleux de le mettre en pratique."

Cet article a été adapté d'un communiqué de Cell Press.

Recherche

Recherche en génie chimique et biomoléculaire

École d'ingénierie A. James Clark