Un verre incassable inspiré des coquillages

Publié par Adrien le 17/11/2021 à 09:00
Source: Université McGill
Des scientifiques de l'Université McGill ont élaboré un verre très tenace et résistant inspiré de la couche interne de la coquille des mollusques. Ce nouveau matériau a la résilience du plastique; il ne se briserait donc pas lors d'un impact et il pourrait améliorer les écrans de téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix...) et servir à d'autres fins.


Image: 21swan / Unsplash

Certaines techniques, comme celles utilisées pour obtenir le verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) trempé et le verre feuilleté, permettent de renforcer le verre, mais elles sont coûteuses et ne fonctionnent plus lorsque la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) est abîmée. "Jusqu'à présent, il fallait faire un compromis entre la résistance, la ténacité et la transparence (Un matériau ou un objet est qualifié de transparent lorsqu'il se laisse traverser par la...). Notre nouveau matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) est non seulement trois fois plus résistant que le verre ordinaire, mais également plus de cinq fois plus résistant à la rupture", explique Allen Ehrlicher, professeur agrégé au Département de génie biologique de l'Université McGill (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des...).

La nature, experte du design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets,...) En s'inspirant de la nature, le scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) a créé un nouveau matériau composite (Le matériau composite est un assemblage d'au moins deux matériaux non miscibles (mais...) contenant du verre et de l'acrylique qui imite la nacre (La nacre est le revêtement intérieur de certaines coquilles de mollusque, composé de...). "La nature est une experte du design. Je trouve l'inspiration, et parfois un modèle, pour la création de nouveaux matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) en étudiant la structure des matériaux biologiques et en comprenant leur fonctionnement", indique Allen Ehrlicher.

"Ce qui est étonnant chez la nacre, c'est qu'elle possède la rigidité d'un matériau dur et la durabilité d'un matériau souple; c'est donc le meilleur des deux mondes, explique-t-il. Elle est composée de morceaux rigides d'une matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) semblable à la craie superposés à des protéines souples qui sont très élastiques. Cette structure donne une résistance exceptionnelle; la nacre est ainsi 3 000 fois plus tenace que les éléments qui la composent."

Les scientifiques ont donc reproduit l'architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) de la nacre avec des couches de flocons de verre et d'acrylique, ce qui a donné un matériau extrêmement résistant, mais opaque, qui peut être produit facilement et à faible coût. Ils sont ensuite allés plus loin en rendant le matériau composite transparent. "Nous avons réglé l'indice de réfraction (L'indice de réfraction d'un milieu à une longueur d'onde donnée mesure le facteur de...) de l'acrylique afin que celle-ci s'amalgame complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) au verre pour produire un matériau composite véritablement transparent", indique Ali Amini, auteur principal de l'article et chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la...) postdoctoral à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) McGill. Les chercheurs comptent maintenant améliorer le matériau en y incorporant une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) intelligente qui permettrait au verre de modifier ses propriétés comme sa couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...), sa mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) et sa conductibilité (La conductibilité est la propriété des matériaux à propager la chaleur ou l'électricité.).

L'invention oubliée du verre flexible Le verre flexible serait supposément une invention oubliée datant de l'époque du règne de l'empereur romain Tibère César. Selon les écrits connus des auteurs romains Pline l'Ancien et Pétrone, l'inventeur aurait apporté à l'empereur un bol pour boire fait de ce matériau. Lorsqu'on a essayé de briser le bol, il s'est seulement entaillé et ne s'est pas fracassé.

Après que l'inventeur a juré qu'il était le seul à savoir fabriquer ce matériau, Tibère l'a fait exécuter, car il craignait que le verre prenne de la valeur et déprécie l'or et l'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...).

"Quand je pense à l'histoire de Tibère, je suis content que notre nouveau matériau donne lieu à une publication plutôt qu'à une exécution", lance Allen Ehrlicher.

L'étude:
L'article "Centrifugation and index-matching yields a strong and transparent bioinspired nacreous composite", par Ali Amini, Adele Khavari, François Barthelat et Allen J. Ehrlicher, a été publié dans la revue Science.
DOI: https://doi.org/10.1126/science.abf0277
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