Ce matériau passe du liquide au solide en un instant ⚙️

Voici un nouveau matériau capable de se comporter comme un liquide sous une faible pression, puis de se solidifier instantanément sous un choc.

Des chercheurs de Caltech ont conçu une nouvelle catégorie de matériaux, les "matériaux architecturés polycaténaires" (PAM), qui repoussent les limites de la physique traditionnelle. Inspirés par la cotte de mailles médiévale, ces structures ouvrent la voie à des applications innovantes.


Les PAM se distinguent par leur structure en réseau tridimensionnel, composée d'anneaux ou de cages imbriquées. Contrairement aux matériaux classiques, leur comportement ne dépend pas de leur composition chimique, mais de leur agencement géométrique. Sous une faible contrainte, ils s'étirent et se déforment comme des fluides. En revanche, sous une pression intense, ils se rigidifient, absorbant l'énergie de manière efficace.

]Des propriétés hybrides inédites inspirées du passé

Les PAM s'inspirent de la cotte de mailles, une armure médiévale faite d'anneaux métalliques entrelacés. Cette structure offre à la fois flexibilité et résistance, une combinaison que les chercheurs ont poussée à un niveau supérieur. En utilisant des formes géométriques complexes, ils ont créé des matériaux capables de s'adapter dynamiquement à leur environnement.

Les PAM combinent les caractéristiques des solides et des fluides. Sous une faible contrainte, leurs particules glissent les unes sur les autres, comme dans un liquide. Mais sous une pression plus forte, elles se bloquent, formant une structure rigide. Cette dualité les place dans une catégorie à part, entre les matériaux granulaires et les solides cristallins.

Des tests prometteurs et des applications potentielles multiples

Les chercheurs ont fabriqué des prototypes de PAM à l'aide d'imprimantes 3D, utilisant des matériaux variés comme des polymères acryliques et des métaux. Ces modèles, de la taille d'une balle de golf, ont été soumis à des tests de compression, de torsion et de cisaillement. Les résultats ont confirmé leur capacité à absorber les chocs et à s'adapter à différentes forces.

Grâce à leurs propriétés uniques, les PAM pourraient révolutionner plusieurs domaines. Ils pourraient être utilisés dans la fabrication d'équipements de protection, comme les casques ou les gilets pare-balles, ou dans les emballages absorbant les chocs. Leur flexibilité les rend également adaptés à la robotique souple et aux dispositifs biomédicaux.

Une exploration encore en cours

Les chercheurs envisagent d'utiliser l'intelligence artificielle pour optimiser la conception des PAM et explorer de nouvelles configurations. Selon Liuchi Li, co-auteur de l'étude, "nous ne faisons qu'effleurer la surface de ce qui est possible". Ces matériaux pourraient bien transformer notre approche de la conception des matériaux dans les années à venir.