Les Polymères à Mémoire de Forme (PMF) sont des matériaux intelligents qui apportent des solutions avancées pour la santé et les applications médicales. Et si la recherche est déjà au cœur des technologies médicales, elle en conditionne aussi les évolutions futures.
De la conception des appareillages biomédicaux aux vêtements intelligents, en passant par les équipages aérospatiaux, les polymères à mémoire de forme (PMF) connaissent des applications importantes dans de nombreux secteurs.
Les PMF interviennent également dans le domaine biomédical, puisqu’ils intègrent une caractéristique de biodégradabilité.
Achraf KALLEL, enseignant-chercheur à l’ESILV, membre du Modelling Group du De Vinci Research Center, explore les capacités de ces matériaux intelligents dans le cadre d’un travail de recherche en collaboration avec le laboratoire Procédés et ingénierie en mécanique et matériaux (Pimm) de l’école des Arts et des Métiers.
Polymères à mémoire de forme biodégradables : une avancée pour la médecine
Les matériaux à mémoire de forme sont des alliages de matériaux avec des propriétés extraordinaires. Ils ont la particularité de changer d’état en fonction de la température. Lorsqu’on soumet cet alliage dans sa phase à haute température à des contraintes mécaniques, comme un allongement forcé, puis qu’on le refroidit, il « garde en mémoire » ces contraintes.
Et dès qu’on le chauffe à nouveau, il reprend sa forme obtenue sous contrainte. Les potentialités d’application de ces matériaux sont très grandes. Toutefois, les alliages traditionnels, généralement métalliques, sont des contraintes pour des applications biomédicales.
Un nouveau champ de recherche se développe sur la mise au point et la caractérisation de modèles de comportement de nouveaux matériaux à mémoire de forme à base de polymères biodégradables pour des applications de santé et médicales.
Ainsi, dans le cadre de la collaboration de recherche entre Achraf Kallel et le laboratoire PIMM des Arts et Métiers, une évaluation de l’effet de mémoire de forme sur un mélange de Poly (Caprolactone) (PCL) (40%) et de Styrène-Butadiène-Styrène (SBS) (60%).
Des tests de cycle de mémoire de forme sont effectués à différentes températures pour détecter le meilleur taux de récupération. À une température appropriée, le mélange retrouve sensiblement sa forme initiale.
Pour étudier l’évolution du taux de récupération, des tests multi-cycles sont réalisés à température contrôlée. Les résultats indiquent que l’effet de mémoire de forme croît lorsque le nombre de cycles augmente.
L’énergie stockée agit comme une force motrice pour amener le polymère à sa forme permanente après chaque cycle de chargement.
Ensuite, une méthode originale est proposée pour mesurer l’évolution de la contrainte-déformation pendant la récupération.
Avec une température variable, aucun test standard ne peut suivre l’évolution de la contrainte-déformation. Ces résultats vont ainsi permettre de définir et de valider le modèle de comportement mécanique de ces polymères.
Le Modeling Group du DVRC stimule la recherche académique en ingénierie des méthodes numériques et nourrit la pédagogie des majeures du cycle ingénieur à l’ESILV.