la Nacre, le matériau recouvert d’arc-en-ciel qui tapisse l’intérieur des coquilles de moules et autres mollusques, est connue comme le matériau le plus dur sur Terre. Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par l’Université du Michigan a révélé précisément comment il fonctionne, en temps réel.
plus connue sous le nom de nacre, la combinaison de dureté et de résilience de Nacre a mystifié les scientifiques pendant plus de 80 ans., Si les humains pouvaient l’imiter, cela pourrait conduire à une nouvelle génération de matériaux synthétiques ultra-résistants pour les structures, les implants chirurgicaux et d’innombrables autres applications.
« la façon dont les mollusques peuvent fabriquer un matériau aussi résistant dans l’environnement naturel de l’océan a dérouté des générations de scientifiques”, a déclaré Robert Hovden, professeur adjoint de science et d’ingénierie des matériaux à L’U-M et auteur du document. « Nous, les humains, pouvons fabriquer des matériaux plus résistants en utilisant des environnements non naturels, par exemple une chaleur et une pression extrêmes. Mais nous ne pouvons pas reproduire le type de nano-ingénierie que les mollusques ont réalisé., La combinaison des deux approches pourrait conduire à une nouvelle génération spectaculaire de matériaux, et ce document est un pas dans cette direction. »
en utilisant des techniques de microscopie électronique et de micro-indentation au Michigan Center for Materials Characterization de L’U-M, les scientifiques des matériaux ont découvert une architecture à l’échelle nanométrique de matériaux organiques et inorganiques qui combine les meilleures propriétés des couches et des solides, dureté et résilience, en un supermatériau presque indestructible. Un article détaillant les nouvelles découvertes a été publié le 23 octobre dans Nature Communications.,
Les chercheurs connaissent les bases de la nacre depuis des décennies—elle est faite de « briques” microscopiques d’un minéral appelé aragonite, lacées avec un « mortier” en matière organique. Cet arrangement de briques et de mortier donne clairement la force, mais la nacre est beaucoup plus résistante que ses matériaux ne le suggèrent. L’équipe de Hovden, qui comprenait L’assistant de recherche diplômé en science des matériaux U-M, Jiseok Gim, ainsi que des géochimistes de L’Université Macquarie en Australie et d’ailleurs, ont travaillé ensemble pour percer le mystère.,
à l’aide de minuscules micro-pénétrateurs piézo-électriques, ils ont pu exercer une force sur les coquilles alors qu’ils étaient sous un microscope électronique et regarder ce qui s’est passé en temps réel. Ils ont révélé une structure qui rebondit de l’impact avec plus de finesse que quiconque ne l’imaginait.
ils ont constaté que les « briques” sont en fait des comprimés multi-faces de seulement quelques centaines de nanomètres. Habituellement, ces comprimés restent séparés, disposés en couches et amortis par une fine couche de mortier organique »., »Mais lorsque l’effort est appliqué aux coquilles, le « mortier » s’écrase de côté et les comprimés se verrouillent ensemble, formant ce qui est essentiellement une surface solide. Lorsque la force est supprimée, la structure ressort en arrière, sans perdre de force ou de résilience.
cette résilience distingue nacre des matériaux les plus avancés conçus par l’homme. Les plastiques, par exemple, peuvent ressurgir d’un impact, mais ils perdent une partie de leur force à chaque fois. La Nacre n’a rien perdu de sa résilience lors d’impacts répétés jusqu’à 80% de sa limite d’élasticité.