Une nano-éponge aux propriétés extrêmes

Les matériaux dotés d'une nanostructure définie peuvent avoir des propriétés surprenantes : Les composants légers en céramique, qui se compriment comme une éponge et reprennent ensuite leur forme initiale, en sont un exemple. De tels matériaux pourraient un jour être utilisés dans des capteurs tactiles ultrasensibles ou des batteries d'un nouveau genre. Une équipe d'ingénieurs de l'ETH Zurich et du California Institute of Technology (Caltech) à Pasadena, USA, a développé une nouvelle méthode de fabrication de ces matériaux.

Jusqu'à présent, de tels matériaux ne pouvaient être fabriqués que couche par couche par une impression 3D co?teuse et en petites quantités. Avec la nouvelle méthode, les matériaux peuvent être produits beaucoup plus facilement. Les scientifiques, sous la direction du professeur de l'ETH Dennis Kochmann et de la chercheuse en matériaux de Caltech Julia Greer, ont mélangé deux polymères liquides en une émulsion finement divisée. Ils ont ensuite laissé ces polymères se séparer et durcir, puis ont détaché l'un des deux composants du matériau. Il en est résulté un réseau de pores très fins en forme de labyrinthe. Les chercheurs ont ensuite recouvert ce corps poreux d'oxyde d'aluminium. Enfin, ils ont également dissous le deuxième composant polymère. Il en est résulté un nano-réseau de "coquilles" extrêmement fines en oxyde d'aluminium.

Sans coins ni bords

Gr?ce à ce nouveau procédé, les chercheurs ont réussi pour la première fois à produire un tel matériau de l'ordre d'un centimètre cube. "Auparavant, il n'était même pas possible de produire en un mois autant de ce type de matériau que ce que nous pouvons désormais faire en quelques heures", explique Carlos Portela, postdoctorant à Caltech.

En raison de la structure particulière de ses coquilles, le matériau est extrêmement léger tout en étant extrêmement rigide et solide. Cela est d? au fait que les coques ne présentent pas de coins ou de points de jonction (et donc pas de points faibles internes). Les tests ont montré que le nouveau matériau est comparable à certaines formes d'acier en termes de rapport résistance/densité. Et pourtant, le matériau se comprime comme une éponge. Même après une compression répétée de 30 %, il n'a subi que des dommages marginaux.

L'équipe prévoit ensuite d'optimiser le processus de manière à pouvoir contr?ler précisément la structure interne du matériau lors de la fabrication. En outre, les chercheurs essaient d'avancer la fabrication de plus grandes quantités du matériau.

Ce texte est basé sur un page externeArticle de Caltech.