Une pépite de plastique de 18 carats

Les amateurs de montres en or et de bijoux lourds peuvent se réjouir. Les objets de leurs désirs devraient un jour être beaucoup plus légers tout en gardant un éclat noble. Pour les montres-bracelets en particulier, un poids léger est décisif. Personne n'aime porter une montre lourde au poignet, même si elle est en or véritable. C'est désagréable et gênant à la longue.

L'ancienne post-doctorante de l'ETH Leonie van 't Hag dans le laboratoire de Raffaele Mezzenga, professeur d'alimentation et de matériaux mous, a donc créé une nouvelle forme d'or cinq à dix fois plus légère que l'or 18 carats traditionnel. Ce dernier est généralement composé de trois quarts de l'élément or et d'un quart de cuivre. Sa densité est d'environ 15 g/cm³.

Ce n'est pas le cas du nouvel or léger. Sa densité n'est que de 1,7 g/cm.³. Pourtant, il s'agit d'or 18 carats. La raison de cette légèreté miraculeuse : Van't Hag, Mezzenga et leurs collègues ont utilisé des fibres de protéines et un polymère de latex au lieu d'un partenaire d'alliage métallique. Ces fibres forment la matrice dans laquelle sont intégrés des nanocristaux d'or en forme de plaquettes. En outre, l'or léger contient de nombreuses minuscules inclusions d'air invisibles à l'œil nu. L'étude correspondante vient d'être publiée dans la revue spécialisée "page externeMatériaux fonctionnels avancés" est paru.

Et voici la recette de la nouvelle légèreté de l'or : les chercheurs ajoutent les ingrédients dans de l'eau et créent une dispersion. Ils ajoutent un sel à cette dispersion et la transforment ainsi en un gel, dans lequel ils remplacent l'eau par de l'alcool dans une étape suivante.

Dans une chambre sous pression, des pressions élevées et une atmosphère supercritique de CO₂-Si l'alcool et le gaz sont exposés à l'atmosphère, ils peuvent se mélanger. Dès que les chercheurs relâchent la pression, le mélange se transforme en un aérogel régulier et aéré. Les polymères plastiques peuvent ensuite être recuits par apport de chaleur. Ainsi, le matériau se transforme à nouveau et est compacté dans la forme finale souhaitée, tout en conservant sa composition de 18 carats.

Propriétés d'une pièce en plastique

"Cet or a les propriétés matérielles d'un plastique", explique Mezzenga. Si on en laisse tomber un morceau sur un plateau de table dur, il sonne comme du plastique. Mais il brille comme de l'or métallique, et peut être poli et travaillé pour lui donner la forme voulue.

Les chercheurs peuvent également ajuster la dureté du matériau en modifiant la composition de l'or. Au lieu du latex, il est également possible d'utiliser d'autres matières plastiques comme le polypropylène comme matériau de support. Comme le polypropylène se liquéfie à une température spécifique, l'or plastique peut imiter la fonte de l'or avec ce plastique, mais à des températures beaucoup plus basses. Le choix des nanoparticules d'or permet en outre de modifier la couleur. Les nanoplaquettes d'or donnent le reflet typique de l'or. Les nanoparticules d'or sphériques donnent au matériau une teinte violette.

"En principe, notre approche nous permet de créer presque n'importe quel type d'or plastique, en fonction des propriétés recherchées", explique Mezzenga.

De l'or pour l'horlogerie et l'électronique

Selon le professeur de l'ETH, les domaines d'application de l'or plastique sont avant tout la fabrication de montres et de bijoux. Mais il convient également à la catalyse chimique, aux applications électroniques ou à la protection contre les rayonnements radioactifs. Les chercheurs ont déposé une inscription pour le procédé et le matériau.

Il y a quelque temps déjà, des scientifiques réunis autour de Raffaele Mezzenga ont fait parler d'eux en présentant l'or le plus léger du monde. Cet or était si léger qu'il flottait même sur la mousse d'un cappuccino. "Le matériau n'était toutefois pas assez stable et ne pouvait pas être transformé. Mais cette fois-ci, notre objectif était de créer un or léger qui puisse être utilisé dans la plupart des applications où l'or est aujourd'hui nécessaire", souligne Mezzenga.