Le groupe de nanophysique des oxydes ICN2, dirigé par ICREA Prof. Gustau Catalán, a publié dans Lettres d'examen physique comment, grâce à la flexoélectricité, les fissures dans les ferroélectriques (matériaux polaires commutables) se propagent plus facilement dans le sens polaire que dans le sens inverse.

La physique des fractures est un domaine d'étude central en science des matériaux. Dans le cas des matériaux piézoélectriques, en raison de leur capacité à générer des contraintes s'ils sont soumis à une tension et vice versa, les microfissures sont courantes et raccourcissent la durée de vie des appareils dans lesquels elles sont utilisées. Les chercheurs cherchent donc des moyens de prévenir les fractures, bien que parfois ils puissent aussi être utilisés à notre avantage. Par exemple, le craquage contrôlé a été proposé comme mécanisme de nanostructuration de dispositifs.

Les fronts de fracture concentrent la déformation maximale qu'un solide peut supporter, la flexoélectricité (polarisation induite par les gradients de déformation) joue donc un rôle clé. Une étude récente publiée dans Lettres d'examen physique montre que la flexoélectricité générée par les fissures agit pour faciliter ou entraver la propagation des fissures, en fonction de l'axe de polarisation du matériau.

Cette étude a plusieurs implications importantes. Il est le premier à démontrer expérimentalement que la fracture cristalline n'est pas symétrique :les fissures se déplaçant dans la direction polaire sont mesurablement plus longues que celles se déplaçant dans le sens contraire. Seconde, puisque la polarité d'un ferroélectrique peut être commutée par tension, la tension peut servir d'outil pour gérer la propagation des fissures dans les matériaux polaires, soit pour atténuer la fatigue (l'affaiblissement et la rupture ultérieure du matériau), ou pour promouvoir des schémas de structuration basés sur les fractures.