Les scientifiques des universités du Nord-Ouest, Duke et Cornell (États-Unis) ne manquent pas d’idées pour repousser les limites des matériaux. Cette fois, ils ont été inspirés par le bon vieux chalet de mailles, mais en miniaturisant le concept à l’échelle moléculaire. Le résultat? Un matériau appelé 2D MIM, pour «matériau à deux dimensions mécaniquement imbriqué».
Une structure qui imite le chalet à l’échelle nano
Mais qu’est-ce que cela signifie? Fondamentalement, ils ont réussi à assembler des molécules en les nichant comme les liens d’une chaîne, créant ainsi des feuilles ultra résistantes. Chaque centimètre carré de ce matériau contient environ 100 000 milliards de liens chimiques! En d’autres termes, il est extrêmement solide.
Pour faire ces feuilles, les chercheurs ont utilisé des molécules en forme de x qu’ils ont organisées en cristaux. Ces cristaux permettent aux extrémités des molécules de se fixer les unes aux autres. Une fois le processus terminé, ils dissolvent les cristaux pour ne garder que les feuilles imbriquées. C’est un peu comme le tissage d’une toile, puis retirer le cadre: il ne reste que la structure.
William Dichtel, chimiste de la Northwestern University, explique: » Ce matériau fonctionne comme une couche de mailles. Il ne se déchire pas facilement car les liens peuvent se déplacer un peu pour distribuer les forces. Si vous voulez vraiment le casser, vous devrez rompre des milliards de connexions. “
Les chercheurs ne se sont pas arrêtés là. Ils voulaient voir comment leur matériel se comporterait dans les produits existants. Ils ont choisi un plastique très robuste appelé ULTM, déjà utilisé dans les applications industrielles. En mélangeant 2,5% de 2D MIM avec cette fibre plastique, ils ont obtenu des résultats impressionnants: la force nécessaire pour déformer l’ultem a augmenté de 45%; Le matériau pourrait supporter 22% de stress supplémentaire avant de céder.
-Même si ces résultats sont toujours préliminaires, ils montrent que 2D MIM pourrait considérablement améliorer les performances des matériaux composites, en particulier pour les gilets à l’épreuve des balles ou l’équipement de protection. Ce qui est particulièrement intéressant, c’est que ces couches 2D MIM restent très minces. “” Ils peuvent être manipulés presque comme des feuilles de papier », Ajoute William Dichtel.
Ce projet, en partie financé par l’agence américaine DARPA dédiée aux technologies de défense avancées, ouvre la voie aux innovations sacrées. Bien sûr, il reste beaucoup à faire: analyser les propriétés du matériel, tester sa durabilité et imaginer des applications concrètes. Mais les premiers résultats semblent indiquer très clairement que l’on est devant une progression significative dans la science des matériaux.
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