SCIENCE. Des chercheurs français et singapouriens travaillent à l'élaboration de matériaux architecturés aux propriétés surprenantes : au lieu de s'affiner quand on les étire, ils augmentent au contraire leur volume. Ce caractère serait particulièrement intéressant dans des applications structurelles, afin d'allier légèreté et résistance aux chocs. Détails.
Exit les structures nid d'abeille, place aux matériaux architecturés inspirés de fleurs. Mais de fleurs élastiques. Des chercheurs du CNRS et du Cnam ont développé, en collaboration avec l'université nationale de Singapour, un nouveau design de matériau "auxétique" dont le réseau prend un aspect de fleurs à six pétales flexibles et déformables.
En d'autres termes, le matériau se comporte d'une façon opposé aux matériaux conventionnels. Lorsqu'on l'étire, au lieu de devenir plus fin et de voir son diamètre se réduire (comme le ferait un tuyau de caoutchouc), un fil de ce type verra son volume augmenter. Une propriété qui pourrait avoir de nombreuses applications structurelles, notamment dans le bâtiment, dans les transports ou dans la fabrication de filtres réglables. Mais généralement, ces matériaux architecturés présentent une résistance faible dans le temps, avec une fatigue constatée au niveau des microstructures présentant des angles vifs, sources de fissures.
Une tapisserie de fleurs géométriques
La géométrie mise au point par les scientifiques, grâce à une méthode mathématique originale, repose sur l'utilisation de formes régulières lisses réparties en réseau triangulaire. Ils précisent : "En réponse à une traction, les pétales de la structure se déplient, conduisant à une expansion dans les deux sens du plan". Un comportement qui serait identique dans toutes les directions lorsque le réseau est soumis à une force dans le plan. Le motif floral pourrait donc permettre de concevoir des objets en métal ou en polymère, qui seraient à la fois légers et résistants aux chocs.
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Les travaux ont été publiés ce 15 août dans la revue Computer Methods in Applied Mechanics & Engineering sous le titre : "Isogeometric shape optimization of smoothered petal auxetic structures via computational periodic homogenization".
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