En utilisant la nacre irisée que l'on trouve souvent sur les coquillages, des chercheurs ont mis au point un nouveau verre composite doté d'une résistance considérablement renforcée aux impacts.

La transparence et la durabilité du verre en font le matériau de choix dans d'innombrables applications. Mais qu'il soit utilisé "dans une voiture, un bâtiment ou un smartphone, les composants en verre sont toujours les maillons les plus faibles et les plus fragiles de tout le système, " dit François Barthelat, un ingénieur en mécanique de l'Université McGill à Montréal qui a conçu le nouveau verre avec ses collègues. Sous contrainte, la nature intrinsèquement fragile du verre signifie que des défauts préexistants peuvent se propager, déclenchant une défaillance catastrophique soudaine.

Les stratégies pour rendre le verre plus résistant aux chocs comprennent la stratification, qui lie deux ou plusieurs plaques de verre avec de fines couches de résine ou d'autres polymères entre elles, et trempe, qui durcit le verre par réchauffage et refroidissement rapide. Cependant, Barthelat et ses collègues pensent qu'ils peuvent faire mieux en s'inspirant de la nature.

Depuis 15 ans, ils se sont concentrés sur la structure et la mécanique de la nacre, un matériau opalescent résistant aux chocs, également connu sous le nom de nacre, qui aide à protéger les corps mous des mollusques des fortes mâchoires des prédateurs. « Les animaux consomment des ingrédients relativement faibles – un minéral cassant, protéines molles et les transformer en une armure dure mais extrêmement résistante, " dit Barthelat.

La clé de la résistance de la nacre réside dans la façon dont le matériau est construit comme un mur de briques, composé de couches empilées de comprimés minéraux microscopiques plats cimentés ensemble par des protéines. Ces briques de carbonate de calcium fragiles peuvent glisser les unes sur les autres lorsqu'elles sont soumises à des contraintes, aidant la nacre à absorber les impacts.

Pour imiter la nacre, les chercheurs ont utilisé un faisceau laser ultraviolet pulsé pour graver des motifs carrés ou hexagonaux sur des feuilles de verre borosilicaté ordinaires de 220 microns d'épaisseur, ou environ deux fois la largeur moyenne d'un cheveu humain. Ces plaques gravées ont ensuite été stratifiées avec de fines couches de plastique de 125 microns d'épaisseur chacune. Au cours de ce processus, les feuilles de verre sont séparées en tuiles individuelles, chacun environ 1 à 4 millimètres de large.

« Même si les propriétés structurelles de la nacre sont bien connues depuis des décennies, c'est la première fois qu'un groupe de recherche traduit ce concept au verre feuilleté, " a déclaré l'ingénieur en structure Kyriaki Corinna Datsiou à l'Université de Nottingham en Angleterre, qui n'a pas participé à cette recherche mais a écrit un article de perspective sur la nouvelle recherche pour la revue où elle est publiée.