Après une coupure, la peau se répare grâce à des mécanismes de cicatrisation tandis que les matériaux fabriqués par l’homme finissent par s’abîmer sans retour. Ainsi ce qui est endommagé doit être remplacé. Depuis quelques années de nouveaux matériaux, mis au point récemment, sont dotés de capacités d’autoréparation.

Des textiles dits autocicatrisants peuvent s’autoréparer et retrouver  leurs fonctionnalités grâce à des réactifs qui leur sont directement accessibles. Ils sont alors plus durables.

 

Lorsqu’on se blesse, la première réaction de l’organisme est l’inflammation et la coagulation du sang. Elle est suivie de la prolifération des cellules sur la lésion qui préparent la réparation. Pour finir, un tissu neuf comble la plaie.

Des événements analogues plus simples et plus rapides sont à l’origine de l’autocicatrisation des textiles. La coupure déclenche l’acheminement rapide de réactifs qui procèdent ensuite à la cicatrisation en comblant la zone endommagée. Le plus souvent, l’agent cicatrisant est constitué de deux liquides qui se solidifient lorsqu’ils se mélangent. La durée de cette réparation chimique dépend du mécanisme en jeu, mais elle est de l’ordre de quelques heures à quelques jours.

 

On connaît trois types d’autocicatrisation : les microcapsules, les réseaux vasculaires et la réparation de type intrinsèque. Ils se distinguent par la méthode utilisée pour emmagasiner la fonctionnalité de cicatrisation du matériau jusqu’à ce qu’un dégât survienne et la déclenche. Ils diffèrent aussi par l’ampleur des dégâts pouvant être réparés, ainsi que par la possibilité de répéter la réparation au même endroit et par la vitesse de cicatrisation.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dans les textiles à base de microcapsules, un agent cicatrisant est protégé au sein de minuscules coquilles sphériques, qui se rompent en cas de dégâts. L’autoréparation est activée par la libération de l’agent cicatrisant et sa réaction sur la zone endommagée. Ce procédé ne peut servir qu’une seule fois en une zone donnée.

Pour les tissus à base de microcapsules, on créé des parois de coquille en polymère qui vont contenir les matériaux réactifs à l’intérieur. La coquille se cassera en cas de contrainte et libérera ainsi l’agent cicatrisant.

Une fois l’agent cicatrisant inclus dans les capsules, il faut les incorporer dans le tissu. En pratique, les capsules peuvent survivre aux forces de cisaillement, aux changements de température et aux autres conditions régnant lors de l’élaboration du tissu.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chaque réparation nécessite au moins deux réactifs : l’agent cicatrisant et un agent polymérisant grâce auquel le premier se solidifie. L’agent cicatrisant sera toujours placé dans les capsules, mais l’agent polymérisant peut être soit répandu à l’air libre dans l’ensemble du tissu soit stocké dans une capsule différente de celle où est stocké l’agent cicatrisant.

 

Les agents cicatrisants encapsulés sont efficaces mais ont un volume fini et n’autorisent qu’une seule réparation en un endroit donné. Cette restriction conduit les chercheurs à développer des matériaux autocicatrisants vasculaires, inspirés des organismes vivants.

 

Un réseau de capillaires contient l’agent cicatrisant tandis qu’un second réseau entrelacé mais non connecté au premier, contient l’agent polymérisant. Les réseaux vasculaires reçoivent l’agent cicatrisant après leur création (le plus souvent par l’application d’un vide). Aussi, le choix des agents cicatrisants doit prendre en compte certaines propriétés comme la mouillabilité des surfaces et la viscosité des liquides car un agent trop visqueux ou pas assez mouillant compromet le remplissage des capillaires, le transport de l’agent et sa libération en cas de lésion.

 

Le réseau vasculaire le plus simple à assembler est celui de fibres de verre creuses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ces fibres de verre (d'environ 15 micromètres de diamètre) plus fines qu'un cheveu humain sont destinées à renforcer un matériau composite. Elles sont revêtues de capsules permettant au matériau de s'autoréparer. Les capsules sont remplies d'un agent cicatrisant liquide qui s'écoule quand une fissure les rompt. Dans un tel réseau, chaque point a des connexions multiples : le système est plus fiable en cas de lésion et dispose d’un plus grand réservoir d’agent cicatrisant. Ainsi, non seulement le système est capable de réparer des zones endommagées plus importantes mais il peut aussi être rechargé plus facilement pour une utilisation répétée.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’un des principaux inconvénients des systèmes vasculaires ou à base de capsules est la nécessité d’intégrer des éléments supplémentaires dans le matériau de base. Une autre technique consiste à doter le tissu lui-même d’une capacité de cicatrisation et à obtenir, grâce à la réversibilité des liaisons chimiques, une cicatrisation intrinsèque. La capacité d’autoréparation des matériaux à cicatrisation intrinsèque est inscrite dans le réseau chimique du polymère, et ne dépend pas d’un agent cicatrisant stocké séparément. Les réparations s’effectuent grâce à des mécanismes moléculaires, tels que la création de liaisons hydrogène et l’enchevêtrement des chaînes du polymère. Grâce à ces mécanismes réversibles, des réparations multiples sont possibles. Ce type de matériau ne nécessite donc pas d’agent cicatrisant et ainsi les problèmes de compatibilité des substances. En revanche, le défi est d’obtenir les propriétés chimiques et optiques désirées. De plus, l’autocicatrisation intrinsèque tend à être moins efficace car la restauration des liaisons chimiques nécessite une grande proximité entre les surfaces fissurées.

 

Une équipe de chercheurs a testé l’autocicatrisation avec un système de microcapsules. Un fois le tissu percé, on l’a laissé reposé durant 24h. L’efficacité avec laquelle les trous se refermaient variait alors de 40 à 100 pour cent, selon la taille et la quantité de microcapsules.

 

Une expérience a été réalisée en posant un échantillon de tissu à autocicatrisation  intrinsèque. On fait une entaille à sa surface et on l’étire sur un cylindre afin de visualiser les dommages. Dix minutes plus tard, grâce à la diffusion moléculaire et au réenchevêtrement des chaînes polymériques au niveau de la coupure, la surface s’est autoréparéé.

Malgré les progrès, plusieurs défis restent encore à relever. La restauration de propriétés optiques est une voie de recherche prometteuse. Dans un matériau transparent, les fissures diffusent la lumière et perturbent la transparence. Un système autocicatrisant qui réparerait la fissure en la comblant avec un polymère de même indice optique que le matériau atténuerait cet effet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quoi qu’il en soit, l’autocicatrisation devrait prolonger la durée et diminuer les coûts d’entretien du tissu. Les perspectives de l’autocicatrisation sont innombrables comme par exemples les tissus résistants à la décoloration…