Métal qui se fissure puis se répare sans aide humaine. Cela ressemble à de la science-fiction, mais les scientifiques l’ont réellement vu. La découverte pourrait révolutionner si les ponts, les avions et les moteurs peuvent se réparer à l’avenir.
Cette découverte renverse également les théories scientifiques fondamentales, car les scientifiques ont longtemps cru que les fissures dans le métal ne pouvaient pas être inversées.
« C’était absolument époustouflant à voir de mes propres yeux », déclare Brad Boyce, spécialiste des matériaux, des Sandia National Laboratories. leur site web. L’équipe de recherche des Sandia National Laboratories et de la Texas A&M University a détaillé ses conclusions mercredi dans la revue scientifique Nature.
Leur découverte confirme que les métaux purs ont la capacité de se réparer.
Les métaux purs sont des métaux qui n’ont pas été mélangés avec d’autres métaux, tels que l’aluminium, le cuivre et le plomb. Boyce souligne qu’ils n’ont vu cela qu’à très petite échelle, mais que la « fatigue du métal » commence aussi petit. Par conséquent, la découverte peut avoir un effet positif majeur sur l’industrie de la construction.
Une solution à la « fatigue du métal » ?
Les machines ou les infrastructures telles que les ponts s’usent : avec le temps, elles se décomposent car des contraintes répétées ou des mouvements continus provoquent des fissures microscopiques.
Ces fissures deviennent de plus en plus grandes, jusqu’à ce qu’elles provoquent soudainement la rupture de tout l’appareil ou de toute la structure. Cela s’applique aux joints de soudure des appareils électroniques aux moteurs de voiture et aux ponts. « Ces structures échouent souvent de manière imprévisible », explique Boyce.
Cela peut conduire à des situations dangereuses et la récupération coûte souvent beaucoup d’argent et de temps. Selon Boyce, l’impact économique aux États-Unis s’élève à des centaines de milliards de dollars par an.
Les scientifiques ont fabriqué des matériaux auto-cicatrisants à quelques reprises, mais il s’agissait principalement de plastiques.
Que le métal puisse aussi se guérir lui-même était principalement quelque chose qui apparaissait dans la science-fiction, pas dans la littérature scientifique. « Les fissures dans les métaux devaient seulement grossir, jamais plus petites. »
Le premier scientifique à affirmer le contraire
Pourtant, il y a un scientifique qui a déjà jeté les bases de la découverte actuelle en 2013. Michael Demkowicz a basé sa théorie sur des simulations informatiques. Elle a montré que le métal – sous certaines conditions – devrait être capable de fermer les fissures causées par l’usure.
Les chercheurs des Sandia National Laboratories et de la Texas A&M University ont fourni par inadvertance des preuves de la théorie de Demkowicz. Boyce et ses collègues n’ont pas du tout étudié la théorie de Demkowicz.
Ils voulaient juste savoir comment les fissures se forment et se propagent à l’échelle nanométrique dans un morceau de platine. Ils ont été étonnés de voir, après une quarantaine de minutes, que l’extrémité d’une fissure continuait à « fondre » jusqu’à ce que la fissure ait complètement disparu. Au fil du temps, la fissure a repoussé dans une direction différente.
C’est une découverte révolutionnaire, mais il reste à voir quel effet elle aura dans la pratique.
Le pont d’auto-guérison est encore un pont trop loin
Cette découverte pourrait annoncer le début d’une révolution technologique dans laquelle les moteurs, les avions et les ponts deviennent plus sûrs et durent plus longtemps grâce à l’usure auto-réparatrice. Mais beaucoup plus de recherches sont nécessaires avant que cela ne se produise.
Par exemple, Boyce souligne que leurs recherches ont eu lieu avec des « métaux nanocristallins dans le vide ». La question est de savoir si d’autres métaux peuvent faire de même. Surtout s’ils sont également exposés à l’air. Peut-être que les ponts auto-cicatrisants resteront de la science-fiction après tout.
Demkowicz espère que la découverte conduira à davantage de recherches. Et que cela fait réaliser aux scientifiques que les matériaux (dans de bonnes conditions) « peuvent faire des choses auxquelles nous ne nous attendions pas ».