Comment concevoir une armure invincible pour votre super-héros préféré, afin qu'elle soit légère pour les mouvements rapides, mais suffisamment résistante pour le protéger des ennemis ?
C'est de cette question un peu ringarde que une équipe de scientifiques des matériaux des universités du Connecticut et de Columbia a travaillé pour créer un matériau solide et de faible densité en combinant deux éléments improbables : verre et ADN.
Selon les chercheurs, assistés du Brookhaven National Lab, le matériel qu'ils ont développé est le le plus fort connu à ce jour.
Comment est fabriqué un tel matériau ?
Alors comment allier force et légèreté ? Les chercheurs en ont construit un squelette d'ADN, qu'ils ont ensuite enduits du verre, un matériau qui n'est qu'apparemment fragile. Un centimètre cube de verre parfait peut en effet résister à 10 tonnes de pression, soit une pression trois fois supérieure à celle qui a tragiquement provoqué l'implosion du sous-marin Titan.
Il est loin d'être simple de réaliser une grande feuille de verre sans défauts, mais il est possible de créer des pièces petites et parfaites, à condition de se limiter à des épaisseurs inférieures à micromètre (un millionième de mètre). Et c'est là que ça entre en jeu densité du verre, décidément plus contenu que celui de la céramique et des métaux, ce qui favorise la création de matériaux résistants et légers.
La structure du matériau était donc composée de morceaux d'ADN, de longueurs et de caractéristiques chimiques spécifiques, qui s'auto-assemblaient, composant un squelette de filaments. Ces derniers étaient recouverts d’une très fine couche de verre, laissant vide une grande partie du volume du matériau. Cet expédient nous a permis d'obtenir un nano-réseau solide mais léger avec quatre fois la résistance et cinq fois la densité de l'acier.
Applications potentielles
Grâce à ces recherches, d’importantes opportunités d’ingénierie peuvent désormais être ouvertes. La capacité de créer des nanomatériaux solides et légers, avec une structure 3D conçue à partir d'ADN, nous permettra de dépasser les limites des techniques métallurgiques traditionnelles et améliorer les propriétés des matériaux utilisés pour fabriquer des dispositifs médicaux, des armures, des avions et des voitures. Les nanoréseaux, pour ne citer qu’un exemple, seront les principaux défenseurs de la légèreté des véhicules : une des caractéristiques fondamentales pour prolonger l’autonomie des véhicules électriques.
Sources : aujourd'hui.uconn.edu
