Illustration de la structure d’un nouveau matériau composé de nœuds.
Les nœuds sont connus pour renforcer la résistance des matériaux, depuis les plus petites torsades de l’ADN jusqu’au tissu même de l’univers (potentiellement). Aujourd’hui, les ingénieurs du Caltech ont mis au point un nouveau matériau constitué de nœuds microscopiques et ont démontré qu’il était bien plus résistant qu’une version du matériau constituée de la même matière sans nœuds.
Le matériau est constitué de polymères disposés selon une série de nœuds simples, avec une torsion supplémentaire pour absorber plus d’énergie. Les fibres ne sont pas physiquement attachées à ces nœuds, mais elles sont imprimées en 3D dans cette forme, ce qui est plus simple à produire et les empêche de se défaire. Chaque nœud mesure environ 70 micromètres de haut et de large, ce qui fait que c’est la première fois qu’un matériau est composé de nœuds de cette taille.
Le matériau noué a ensuite été soumis à des tests de résistance, où il a été étiré jusqu’au point de rupture. Il a ensuite été comparé à une version du même matériau, mais avec une structure entrelacée au lieu d’être nouée. Il s’est avéré que les nœuds permettaient au matériau d’absorber 92 % d’énergie en plus et de supporter plus de deux fois plus de contraintes avant de se rompre que l’autre architecture.
Comparaison animée de la résistance à la traction d’un nouveau matériau, composé d’une forme nouée (à gauche) et d’une forme entrelacée (à droite).
Selon l’équipe, la durabilité et la déformabilité de ces types de matériaux noués pourraient à terme les rendre utiles pour des applications biomédicales et aérospatiales. À l’avenir, les chercheurs prévoient d’étudier des matériaux fabriqués avec des nœuds plus complexes.
« La capacité de surmonter le compromis général entre la déformabilité des matériaux et la résistance à la traction [la capacité d’être étiré sans se rompre] offre de nouveaux moyens de concevoir des dispositifs extrêmement flexibles, durables et capables de fonctionner dans des conditions extrêmes », a déclaré Widianto P. Moestopo, auteur principal de l’étude.
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ade6725
https://www.caltech.edu/about/news/knots-smaller-than-human-hair-make-materials-unusually-tough
