Classez ceci sous “Ce n’est pas censé arriver!” : Les scientifiques ont observé un métal se cicatriser, quelque chose de jamais vu auparavant. Si ce processus peut être entièrement compris et contrôlé, nous pourrions être au début d’une toute nouvelle ère de l’ingénierie.
Une équipe des Sandia National Laboratories et de la Texas A&M University testait la résilience du métal, en utilisant une technique de microscope électronique à transmission spécialisée pour tirer les extrémités du métal 200 fois par seconde. Ils ont ensuite observé l’auto-guérison à des échelles ultra-petites dans un morceau de platine de 40 nanomètres d’épaisseur suspendu dans le vide.
Les fissures causées par le type de contrainte décrit ci-dessus sont connues sous le nom de dommages de fatigue : contraintes et mouvements répétés qui provoquent des ruptures microscopiques, provoquant éventuellement la rupture de machines ou de structures. Étonnamment, 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.
Les forces de traction (flèches rouges) ont créé une fissure qui a cicatrisé (vert) dans le métal platine. (Dan Thompson/Laboratoires nationaux de Sandia)
“C’était absolument époustouflant à regarder de première main”, déclare le scientifique des matériaux Brad Boyce des Sandia National Laboratories. “Nous ne le cherchions certainement pas.”
“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 par fatigue à l’échelle nanométrique.”
Ce sont des conditions exactes, et nous ne savons pas encore exactement comment cela se produit ni comment nous pouvons l’utiliser. Cependant, si vous pensez aux coûts et aux efforts nécessaires pour tout réparer, des ponts aux moteurs en passant par les téléphones, on ne sait pas quelle différence les métaux auto-cicatrisants pourraient faire.
Et bien que l’observation soit sans précédent, elle n’est pas totalement inattendue. En 2013, Michael Demkowicz, scientifique des matériaux de l’Université Texas A&M, a travaillé sur une étude prédisant que ce type de cicatrisation des nanofissures pourrait se produire, entraînée par les minuscules grains cristallins à l’intérieur des 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 de réparation automatique 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 des températures ambiantes chaque fois que les surfaces métalliques se rapprochent suffisamment pour que leurs atomes respectifs s’emmêlent. Généralement, 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 suffisamment rapprochés pour coller littéralement.
“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.
La recherche a été publiée dans Nature.
