Dans un solide cristallin, les atomes forment un réseau ordonné. Les solides cristallins réagissent de manière élastique aux petites déformations :lorsque la contrainte appliquée est supprimée, la contrainte macroscopique, ainsi que la configuration microscopique du réseau atomique, revient à l'état d'origine. D'autre part, un matériau se comporte plastiquement s'il ne revient pas à son état d'origine. En général, la plasticité ne se produit que lorsque la déformation est suffisamment importante.

Contrairement aux cristaux, solides amorphes, comme des lunettes, matière granuleuse, gels, mousses, et émulsions, ont des configurations de particules désordonnées. Comment les solides amorphes réagissent-ils à une petite déformation ? L'élasticité standard peut-elle décrire des solides amorphes ?

Pour répondre à cette question, Dr. JIN Yuliang de l'Institut de physique théorique (ITP) de l'Académie chinoise des sciences, avec ses collaborateurs, ont systématiquement étudié les propriétés mécaniques des solides amorphes à l'aide d'un système de modèle numérique.

Même si les propriétés macroscopiques telles que la contrainte et la déformation sont réversibles lors de la libération d'une petite déformation, les configurations microscopiques peuvent être irréversibles. Le travail nécessaire pour basculer entre les configurations avant et après perturbation est infinitésimal. Ce type de solide amorphe est dit marginalement stable et résulte d'une transition dite de Gardner, comme prédit récemment par la théorie du champ moyen.

Les chercheurs ont en outre établi une carte de stabilité-réversibilité des solides amorphes à sphère dure, qui unifie les comportements mécaniques dont l'élasticité, plasticité, céder, et brouillage.

D'après la carte stabilité-réversibilité (Fig. 1), un solide amorphe a deux comportements typiques, qui dépendent de l'étendue du volume et des déformations de cisaillement. Dans la région stable, le solide amorphe est vraiment élastique et réversible, tout comme les cristaux. Dans la région marginalement stable, d'autre part, l'élasticité est inévitablement mêlée à la plasticité, même pour des déformations infinitésimales. Un solide amorphe marginalement stable n'est que partiellement réversible.

L'étude montre qu'une théorie élastique plus complète est nécessaire, une théorie capable d'incorporer correctement les solides amorphes. Il fournit également des informations importantes sur la conception de matériaux mécaniques de nouvelle génération tels que les verres métalliques.

La recherche est rapportée dans Avancées scientifiques .