Tout comme un caméléon change de couleur de peau en réponse à son environnement, les ingénieurs ont trouvé un moyen pour le métal liquide - et potentiellement le métal solide - de modifier sa structure de surface en réponse à la chaleur.

Le traitement thermique des particules d'alliages métalliques liquides les amène à rendre leurs surfaces rugueuses avec de minuscules sphères ou nanofils, Les ingénieurs de l'Iowa State University ont rapporté dans un article publié sur la couverture du numéro du 2 janvier de la revue Angewandte Chemie .

Contrôlez la chaleur et vous pouvez contrôler les motifs de surface, dit Martin Thuo, un professeur assistant de l'État de l'Iowa en science et ingénierie des matériaux, co-fondateur de la startup Ames SAFI-Tech Inc. et auteur principal de l'article.

Et à quoi cette configuration de surface accordable pourrait-elle conduire ?

La technologie pourrait « inspirer la conception de systèmes d'alliages « intelligents » qui font évoluer les motifs de surface et leur composition avec la température (ou des stimuli analogues) pour des applications allant de la détection à la catalyse, " Thuo et son équipe de recherche ont écrit dans leur article.

Les co-auteurs de l'article sont Andrew Martin et Winnie Kiarie, les doctorants de l'État de l'Iowa en science et ingénierie des matériaux ; et Boyce Chang, un boursier postdoctoral à l'Université de Californie, Berkeley, qui a obtenu son doctorat à l'Iowa State.

L'équipe de recherche a commencé avec un alliage métallique liquide de gallium, l'indium et l'étain synthétisés en particules recouvertes d'une enveloppe d'oxyde lisse qui a été chimiquement stabilisée. Lorsque les particules sont chauffées, la surface s'épaissit et se raidit et commence à se comporter davantage comme un solide.

Finalement, la surface se brise, permettant au métal liquide à l'intérieur de remonter à la surface. Le plus réactif, gallium, perce en premier. Plus de chaleur amène l'indium à la surface. Et la chaleur la plus élevée - environ 1, 600 degrés Fahrenheit—fait ressortir des fleurons d'étain.

Ce mouvement de la sous-couche à la surface permet à une particule de métal liquide « d'inverser en permanence sa composition sous des stimuli thermiques, ", ont écrit les chercheurs dans le journal.

"Les particules réagissent à un certain niveau de chaleur et libèrent un élément spécifique en fonction de la température, tout comme un caméléon réagit à la couleur de son environnement, " dit Thuo. " C'est pourquoi nous disons qu'ils sont des métaux caméléons - mais répondant à la chaleur, de ne pas colorer comme le fait le reptile."

Kiarie a déclaré que les particules métalliques réagissent à un environnement très contrôlé :le temps, les niveaux de température et d'oxygène sont soigneusement contrôlés par les chercheurs.

Cela permet aux chercheurs de prédire et de programmer la texture de surface exacte des particules.

Martin a déclaré que la technologie pourrait être utilisée pour affiner les performances d'un métal en tant que catalyseur ou sa capacité à absorber les composés.

Les chercheurs affirment également que la technologie fonctionnera avec d'autres alliages métalliques.

"Ce n'est pas unique à ces matériaux, " dit Thuo. " C'est un comportement des métaux en général. D'autres métaux soumis au même traitement devraient le faire. C'est une propriété universelle des métaux."

Cela pourrait faire des métaux caméléons une technologie très intéressante et utile :« Quand vous parlez de matériaux intelligents, les polymères me viennent à l'esprit, " dit Thuo. " Mais les métaux peuvent faire ça, trop. Mais c'est une grosse bête, il suffit de savoir comment l'apprivoiser."