Composites Moléculaires : Chimie et Mécanique

Nous avons publié fin 2018 un article assez complet dans PNAS sur la structure et surtout les propriétés mécaniques de réseaux interpénétrés multiples d’élastomères. En particulier nous avons mis en évidence par méchanochimie comment le réseau regide se casse à l’intéreieur du composite, sans que le matériau ne se fissure macroscopiquement et nous avons observé pour la première fois un élastomère se déformant par une striction.

Millereau, P. ; Ducrot, E. ; Clough, J. M. ; Wiseman, M. E. ; Brown, H. R. ; Sijbesma, R. P. ; Creton, C., Mechanics of elastomeric molecular composites. Proceedings of the National Academy of Sciences 2018, 115 (37), 9110-9115.

Significance

Soft materials have been made tough by introducing nanofiller particles, which significantly stiffen and toughen the material. Stiffening is understood, but the reason for the toughening is not. We have developed a model system of molecular composites where the filler is a continuous network embedded into a stretchy matrix. By combining design of networks, mechanical testing in the nonlinear regime, and incorporation of mechanophore molecules as cross-linkers, we demonstrate how the composites can stiffen at a desired level of extension, soften by breaking bonds in the stiff filler network, and, for certain compositions, resist crack propagation by transferring stress to the stretchy matrix network. Macroscopic and molecular insight provides a detailed picture of how failure occurs in complex soft materials.