Des chercheurs observent avec étonnement un métal cicatriser ses fissures
Des scientifiques ont été surpris d’observer un métal se réparer lui-même, ce qui n’avait jamais été vu auparavant. En parvenant à comprendre et à maîtriser ce processus, nous pourrions être à l’aube d’une nouvelle ère de l’ingénierie.
Image d’entête : bon, on n’est pas encore au stade du T1000,mais qui sait… (du film Terminator 2: Judgment Day)
La communauté scientifique s’est employée à créer des matériaux capables de se réparer eux-mêmes après avoir été endommagés, une propriété connue sous le nom “d’auto-guérison” (self healing). Mais pour ce qui est des métaux, l’auto-guérison des minuscules fissures causées par le temps, connues sous le nom de dommages dus à la fatigue, demeure insaisissable.
La résistance/ résilience d’un métal, du platine, était à l’origine testée par une équipe américaine des laboratoires Sandia et de l’université A&M du Texas, qui a utilisé une technique spécialisée de microscopie électronique à transmission pour tirer sur les extrémités du métal 200 fois par seconde. Ils ont ensuite observé la cicatrisation à très petite échelle du morceau de platine de 40 nanomètres d’épaisseur suspendu dans le vide.
Les forces de traction (flèches rouges) ont créé une fissure qui a cicatrisé (vert) dans le platine. (Dan Thompson/Sandia National Laboratories)
Selon Brad Boyce, spécialiste des matériaux aux laboratoires Sandia :
C’était absolument stupéfiant à observer de près. Nous ne l’avions certainement pas cherché. Ce que nous avons confirmé, c’est que les métaux ont leur propre capacité intrinsèque et naturelle à s’auto-guérir, au moins dans le cas de dommages dus à la fatigue à l’échelle nanométrique.
Ryan Schoell, chercheur aux Sandia National Laboratories, utilise une technique de microscopie électronique à transmission pour examiner les fissures de fatigue à l’échelle nanométrique dans le métal. (Craig Fritz/ Laboratories Sandia)
Il s’agit de conditions précises, et nous ne savons pas encore exactement comment cela se produit ni comment cela peut être utilisé. De plus, leur découverte a été faite à l’échelle nanométrique, dans le vide, et il n’est donc pas possible de savoir si les résultats se traduiront par des structures à plus grande échelle dans le monde réel. Cependant, si l’on considère les coûts et les efforts nécessaires pour réparer toutes sortes de choses, des ponts aux moteurs en passant par les téléphones, on ne peut pas imaginer à quel point les métaux “autocicatrisants” pourraient faire la différence.
Un autre aspect prometteur de la recherche réside dans le fait que le processus de réparation s’est déroulé à température ambiante. Le métal a généralement besoin de 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 à ce phénomène implique un processus connu sous le nom de soudure à froid, qui se produit à des températures ambiantes lorsque des surfaces métalliques se rapprochent suffisamment pour que leurs atomes respectifs se mélangent. En général, de fines couches d’air ou de contaminants interfèrent avec le processus. Dans des environnements tels que le vide spatial, les métaux purs peuvent être suffisamment rapprochés pour se coller littéralement l’un à l’autre.
L’étude publiée dans Nature : Autonomous healing of fatigue cracks via cold welding et présentée sur le site des Laboratories Sandia : Stunning discovery: Metals can heal themselves.
