Les scientifiques des universités Northwestern, Duke et Cornell (États-Unis) ne manquent pas d’idées pour repousser les limites des matériaux. Cette fois, ils se sont inspirés de la bonne vieille cotte de mailles, mais en miniaturisant le concept à l’échelle moléculaire. Le résultat ? Un matériau appelé 2D MIM, pour « matériau bidimensionnel mécaniquement imbriqué ».
Une structure qui imite la cotte de mailles à l’échelle nano
Mais qu’est-ce que ça veut dire ? En gros, ils ont réussi à assembler des molécules en les imbriquant comme les maillons d’une chaîne, créant ainsi des feuilles ultrarésistantes. Chaque centimètre carré de ce matériau contient environ 100.000 milliards de liaisons chimiques ! Autrement dit, c’est extrêmement solide.
Pour fabriquer ces feuilles, les chercheurs ont utilisé des molécules en forme de X qu’ils ont organisées en cristaux. Ces cristaux permettent aux extrémités des molécules de s’attacher entre elles. Une fois le processus terminé, ils dissolvent les cristaux pour ne garder que les feuilles imbriquées. C’est un peu comme tisser une toile, puis retirer le cadre : seule la structure reste.
William Dichtel, chimiste à l’université Northwestern, explique : « Ce matériau fonctionne comme une cotte de mailles. Il ne se déchire pas facilement parce que les liaisons peuvent bouger un peu pour répartir les forces. Si vous voulez vraiment le casser, vous devrez rompre des milliards de connexions. »
Les chercheurs ne se sont pas arrêtés là. Ils ont voulu voir comment leur matériau se comporterait dans des produits existants. Ils ont choisi un plastique très robuste appelé Ultem, déjà utilisé dans des applications industrielles. En mélangeant 2,5 % de 2D MIM à cette fibre plastique, ils ont obtenu des résultats impressionnants : la force nécessaire pour déformer l’Ultem a augmenté de 45 % ; le matériau pouvait supporter 22 % de stress supplémentaire avant de céder.
Même si ces résultats sont encore préliminaires, ils montrent que le 2D MIM pourrait considérablement améliorer les performances des matériaux composites, notamment pour des gilets pare-balles ou des équipements de protection. Ce qui est particulièrement intéressant, c’est que ces couches de 2D MIM restent très fines. « On peut les manipuler presque comme des feuilles de papier », ajoute William Dichtel.
Ce projet, financé en partie par l’agence américaine DARPA dédiée aux technologies avancées de défense, ouvre la voie à de sacrées innovations. Bien sûr, il reste beaucoup à faire : analyser les propriétés du matériau, tester sa durabilité et imaginer des applications concrètes. Mais les premiers résultats semblent indiquer assez clairement qu’on est en face d’une avancée significative dans la science des matériaux.
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