2023-07-24 15:17:03
La queue des lézards, n’importe quelle partie de l’axolotl ou notre peau à chaque fois qu’elle subit une égratignure… la nature nous a appris qu’elle est capable de créer des mécanismes pour s’auto-régénérer. Cependant, il est difficile de penser que des matériaux inertes, comme le platine, aient cette capacité. Mais les scientifiques des Sandia National Laboratories et de la Texas A&M University viennent de découvrir que ce n’est pas le cas, et que les métaux ont un certain pouvoir de guérison, ouvrant la porte, si nous pouvons comprendre et contrôler le processus, à une nouvelle ère d’ingénierie. Les résultats viennent d’être publiés dans la revue ‘Nature‘.
L’équipe a fait la découverte d’une manière inattendue : ils testaient en fait la résilience du métal, en utilisant une technique de microscope électronique à transmission spécialisée pour tirer les extrémités du métal 200 fois par seconde. Lorsqu’ils ont observé ce qui s’est passé après avoir soumis un morceau de platine suspendu dans le vide à ce processus, ils ont vu qu’il se régénérait.
Les fissures causées par le type de déformation décrit ci-dessus sont appelées dommages de fatigue – il s’agit de contraintes et de mouvements répétés provoquant une rupture microscopique, qui au fil du temps provoque la rupture des machines ou des structures. Remarquablement, après environ 40 minutes d’observation, la fissure dans le platine a commencé à fusionner et à se réparer avant de repartir dans une direction différente.
“C’était absolument incroyable de le voir de nos propres yeux, car nous ne le cherchions pas”, déclare Brad Boyce, spécialiste des matériaux et chercheur aux Sandia National Laboratories. “Ce que nous avons confirmé, c’est que les métaux ont leur propre capacité intrinsèque et naturelle à se guérir, du moins dans le cas de dommages de fatigue à l’échelle nanométrique.”
Une surprise un peu attendue
Cependant, si l’observation est sans précédent, elle n’est pas totalement inattendue. En 2013, Michael Demkowicz, spécialiste des matériaux à l’Université Texas A&M, a travaillé sur une étude publiée dans ‘Lettres de révision de physique‘ qui a prédit que ce type de cicatrisation des nanofissures pourrait se produire, entraîné par les minuscules grains de cristal dans les métaux, déplaçant essentiellement leurs limites en réponse au stress.
Demkowicz a également travaillé sur cette dernière étude, en utilisant des modèles informatiques mis à jour pour montrer que ses théories vieilles de dix ans sur le comportement d’auto-guérison du métal à l’échelle nanométrique correspondaient à ce qui se passait ici.
Le fait que le processus d’auto-réparation se soit produit à température ambiante est un autre aspect prometteur de la recherche. Le métal nécessite généralement beaucoup de chaleur pour changer de forme, mais l’expérience a été réalisée dans le vide ; il reste à voir si le même processus se produira dans les métaux conventionnels dans un environnement typique.
Une explication possible implique un processus connu sous le nom de soudage à froid, qui se produit à température ambiante chaque fois que les surfaces métalliques se rapprochent suffisamment pour que leurs atomes respectifs s’emmêlent. Habituellement, de fines couches d’air ou de contaminants interfèrent avec le processus; dans des environnements comme le vide de l’espace, les métaux purs peuvent être forcés suffisamment près pour littéralement coller les uns aux autres.
“J’espère que cette découverte encouragera les chercheurs en matériaux à considérer que, dans les bonnes circonstances, les matériaux peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas”, déclare Demkowicz.
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