Dernièrement, des chercheurs du North Carolina State University et de l’University of Texas à Austin ont découvert une propriété singulière dans les nanomatériaux complexes. Étonnement, cette caractéristique n’a jusqu’ici été observée qu’au sein des nanostructures simples.
Le principe mis au jour est le comportement anélastique. Il s’agit du déplacement alterné de minuscules défauts lorsqu’un matériau spécifique est déformé. Contre toute attente, ce phénomène donne lieu à des propriétés d’amortissement idéales pour dissiper certaines formes d’énergies. Chih-Hao Chang, professeur agrégé au département Walker de génie mécanique de l’UT Austin, est le principal auteur de l’étude. Les conclusions des recherches ont été publiées dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences.
Une configuration propice à la dissipation énergétique
Lorsqu’une pression s’exerce sur les matériaux de l’étude, les chercheurs ont noté un déplacement de petites déformations en réponse au gradient de contrainte. Pendant que la force demeure en application, les minuscules défauts continuent de se mouvoir.
Cependant, dès lors que disparait la contrainte, les défauts microscopiques reviennent progressivement à leur emplacement d’origine : c’est la caractéristique anélastique. La découverte de cette manifestation a également levé le voile sur un autre phénomène bien connu des scientifiques.
En réalité, le déplacement alterné des minuscules déformations confère aux matériaux la capacité de dissiper efficacement l’énergie. Avec cette caractéristique, il serait possible d’amortir des énergies comme les vibrations et les ondes de pression.
Des applications intéressantes en matière d’ingénierie
La capacité de dissipation énergétique combinée à celle du déplacement des nanodéfauts ouvre la voie à de multiples applications. Dans un premier temps, les chercheurs ont pensé à construire des amortisseurs de dernière génération. Cependant, les matériaux de l’étude sont si fins que les propriétés d’amortissement ne seraient qu’à faible échelle. Pourtant, cette contrainte est bénéfique dans le domaine électronique, plus précisément pour la protection des puces et des processeurs.
L’hypothèse derrière cette idée est qu’avec la propreté d’amortissement et le comportement anélastique, il serait possible d’absorber les chocs et les vibrations auxquelles sont soumis les composants électroniques des appareils. Toutefois, l’heure est toujours à la recherche et au développement puisque ces nouvelles propriétés n’ont pas encore été maitrisées.
« Il serait possible d’utiliser les matériaux avec ces caractéristiques pour protéger les puces semi-conductrices afin d’éviter les vibrations et les chocs. »
Chih-Hao Chang, professeur agrégé au département Walker de génie mécanique de l’UT Austin
Mais au fait, c’est quoi un nanomatériau ?
Les nanomatériaux sont des matériaux artificiels présentant des propriétés physiques exceptionnelles. En effets, ils ont des caractéristiques que l’on ne retrouve pas chez les matériaux naturels. Ces propriétés sont essentiellement électromagnétiques, acoustiques, sismiques, thermiques et mécaniques. Constitués de structures périodiques, diélectriques ou mécaniques, ils se comportent comme un matériau homogène.
Le concept a été proposé pour la première fois par le physicien russe Victor Veselago à la fin des années 1960. Ce n’est qu’en 2000 que le premier nanomatériau a vu le jour, grâce aux travaux de John Pendry et David Smith. Les deux physiciens avaient notamment réalisé des expériences sur des prototypes de capes d’invisibilité.
