Habituellement, les deux caractéristiques d’un matériau s’excluent mutuellement : soit quelque chose est rigide, soit il peut bien absorber les vibrations, mais rarement les deux. Cependant, si nous pouvions fabriquer des matériaux à la fois rigides et capables d’absorber les vibrations, il y aurait une multitude d’applications potentielles, de la conception à l’échelle nanométrique à l’ingénierie aérospatiale.
Une équipe de chercheurs de l’Université d’Amsterdam a maintenant trouvé un moyen de créer des matériaux rigides, mais capables d’absorber les vibrations et, ce qui est tout aussi important, qui peuvent rester très légers.
David Dykstra, auteur principal de l’étude publiée dans la revue Matériaux avancésexplique : « Nous avons découvert que l’astuce consistait à utiliser des matériaux qui gauchissent, comme de fines feuilles de métal. Assemblées de manière astucieuse, les constructions faites de telles feuilles gauchies deviennent de grands absorbeurs de vibrations, mais en même temps, elles préservent une grande partie de la rigidité du matériau dans lequel ils sont fabriqués. De plus, les feuilles n’ont pas besoin d’être très épaisses, et le matériau peut donc rester relativement léger.
Crédit : Université d’Amsterdam
Les chercheurs ont étudié en profondeur les propriétés de ces matériaux déformés et ont découvert qu’ils présentaient tous cette combinaison magique de rigidité et de capacité à dissiper les vibrations. Comme les matériaux connus n’ont pas cette combinaison de propriétés souhaitée, les nouveaux matériaux fabriqués en laboratoire (ou métamatériaux) ont une très large gamme d’applications potentielles, et à une très large gamme d’échelles.
Les utilisations possibles vont de la taille du mètre (pensez à l’aérospatiale, aux applications automobiles et à de nombreuses autres conceptions civiles) à la micro-échelle (applications telles que les microscopes ou la nanolithographie).
Dykstra déclare : « Les humains aiment construire des choses, petites et grandes, et nous voulons presque toujours que ces structures soient légères. Si cela peut être fait avec des matériaux à la fois rigides et capables d’absorber les chocs, de nombreuses conceptions existantes peuvent être amélioré et de nombreuses nouvelles conceptions deviennent possibles. Il n’y a vraiment pas de fin aux applications possibles.
Plus d’information:
David MJ Dykstra et al, Métamatériaux de flambage pour l’amortissement des vibrations extrêmes, Matériaux avancés (2023). DOI : 10.1002/adma.202301747