Ce matériau 13 fois plus résistant redéfinit l’industrie et ouvre la porte à une révolution technologique sans précédent

Les ingénieurs de l’Université RMIT, inspirés par une éponge des profondeurs marines, ont mis au point un nouveau matériau avec une résistance et une rigidité impressionnantes, promettant des améliorations potentielles dans la conception architecturale et de produits.

Un matériau inspiré par la nature

La nature a souvent été une source d’inspiration pour les innovations technologiques, et le dernier développement des ingénieurs de l’Université RMIT en est une illustration parfaite. Le concept de base de ce nouveau matériau provient de l’éponge des mers profondes, connue sous le nom de panier de Vénus, qui habite l’océan Pacifique. Sa structure complexe et sa capacité à résister à la pression ont inspiré la création d’un matériau à double lattice.

Ce matériau se distingue par sa capacité à absorber et à distribuer l’énergie d’impact efficacement, un phénomène connu sous le nom de comportement auxétique. Contrairement aux matériaux traditionnels qui s’amincissent lorsqu’ils sont étirés ou s’épaississent quand ils sont compressés, comme le caoutchouc, les matériaux auxétiques font l’inverse. Cette caractéristique ouvre un large éventail de possibilités d’application dans l’ingénierie structurelle et d’autres domaines.

Dr. Jiaming Ma, principal auteur de l’étude de RMIT, souligne que des tests approfondis ont confirmé que ce design améliore non seulement la résistance et la rigidité, mais permet également au matériau de se contracter sous compression, le rendant extrêmement adaptable pour diverses applications.

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Surmonter les limitations des matériaux auxétiques

Les matériaux auxétiques, bien que fascinants, présentent des limitations telles qu’une faible rigidité et une capacité d’absorption d’énergie limitée. Ce sont ces défis que les chercheurs de RMIT ont cherché à relever en concevant une structure à double lattice inspirée par la nature.

Selon Dr. Ma, chaque lattice possède un comportement de déformation traditionnel, mais combinés comme dans l’éponge marine, ils se régulent et maintiennent leur forme, surpassant les matériaux similaires de manière significative. Les résultats publiés dans « Composite Structures » montrent que, pour la même quantité de matériau utilisé, cette structure est 13 fois plus rigide que les matériaux auxétiques existants basés sur des designs en nid d’abeille réentrant.

De plus, cette structure peut absorber 10 % d’énergie supplémentaire tout en conservant son comportement auxétique avec une plage de déformation 60 % supérieure par rapport aux designs actuels. Ce progrès pourrait bien marquer un tournant dans l’utilisation des matériaux auxétiques dans des applications pratiques.

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Applications pratiques dans la construction et la sécurité

Les propriétés uniques de ce matériau ouvrent la porte à de nombreuses applications pratiques. Dr. Ngoc San Ha de l’Université RMIT a souligné que cette lattice auxétique bio-inspirée offre la base la plus solide pour développer des bâtiments durables de nouvelle génération.

Ce matériau pourrait, par exemple, servir de cadre en acier pour les bâtiments, permettant une réduction de l’utilisation de l’acier et du béton tout en obtenant des résultats similaires à ceux d’un cadre traditionnel. La potentialité de ce matériau ne se limite pas à la construction; il pourrait également être utilisé pour fabriquer des équipements de protection sportive légers, des gilets pare-balles, ou des implants médicaux.

Honorary Professor Mike Xie souligne la valeur de s’inspirer de la nature, non seulement pour créer des designs esthétiques et élégants, mais aussi pour concevoir des structures intelligentes optimisées par des millions d’années d’évolution. Cette approche biomimétique pourrait bien révolutionner la manière dont nous concevons les matériaux et les structures dans divers domaines.

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Les prochaines étapes pour cette innovation

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Les chercheurs du Centre for Innovative Structures and Materials de l’Université RMIT ont testé le design à l’aide de simulations informatiques et de tests en laboratoire sur un échantillon imprimé en 3D à partir de polyuréthane thermoplastique. Les prochaines étapes incluent la production de versions en acier du design pour être utilisées avec des structures en béton et en terre compactée, une technique de construction utilisant des matières premières naturelles compactées.

Dr. Jiaming Ma a précisé que, bien que ce design puisse avoir des applications prometteuses dans l’équipement sportif, les EPI et les applications médicales, le focus principal reste sur l’aspect de la construction et du bâtiment. L’objectif est de développer un matériau de construction plus durable grâce à la combinaison unique de caractéristiques auxétiques, de rigidité et d’absorption d’énergie du design pour réduire l’utilisation de l’acier et du ciment dans la construction.

Les chercheurs envisagent également d’intégrer ce design avec des algorithmes d’apprentissage automatique pour une optimisation ultérieure et pour créer des matériaux programmables. Cette avancée pourrait non seulement améliorer la durabilité des structures, mais aussi contribuer à leur résilience face aux événements sismiques en aidant à amortir les vibrations.

Avec tant de potentiel, quelles autres innovations inspirées par la nature pourrions-nous voir émerger dans le futur ?

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