Lorsqu'un matériau est fabriqué, vous ne pouvez généralement pas changer si ce matériau est dur ou mou. Mais un groupe de chercheurs de l'Université du Michigan a développé une nouvelle façon de concevoir un « métamatériau » qui permet au matériau de basculer entre être dur et mou sans endommager ou altérer le matériau lui-même.

Les métamatériaux sont des matériaux fabriqués par l'homme qui obtiennent leurs propriétés - dans ce cas, si un matériau est dur ou mou, de la façon dont le matériau est construit plutôt que du matériau qui le construit. Cela permet aux chercheurs de manipuler la structure d'un métamatériau afin de faire en sorte que le matériau présente une certaine propriété.

Dans l'étude du groupe, publié dans la revue Communication Nature , les chercheurs de l'UM ont découvert un moyen de composer un métamatériau qui peut être facilement manipulé pour augmenter la rigidité de sa surface par des ordres de grandeur - la différence entre le caoutchouc et l'acier.

Étant donné que ces propriétés sont « protégées topologiquement, " c'est-à-dire que les propriétés du matériau proviennent de sa structure totale, ils sont faciles à entretenir même lorsque le matériau change à plusieurs reprises entre ses états durs et mous.

"L'aspect nouveau de ce métamatériau est que sa surface peut changer entre dur et mou, " dit Xiaoming Mao, professeur adjoint de physique. "D'habitude, il est difficile de changer la rigidité d'un matériau traditionnel. Il est soit dur, soit mou une fois le matériau fabriqué."

Par exemple, une obturation dentaire ne peut pas être changée après que le dentiste a posé l'obturation sans provoquer de stress, soit par perçage ou meulage, au remplissage d'origine. Une corde de guitare ne peut pas être tendue sans exercer de contrainte sur la corde elle-même, selon Mao.

Mao dit que la façon dont un objet entre en contact avec le bord du métamatériau modifie la géométrie de la structure du matériau, et donc comment le matériau réagit aux contraintes sur le bord. Mais la protection topologique du métamatériau permet à l'intérieur du métamatériau de rester sans dommage.

Le matériau pourrait un jour être utilisé pour construire des voitures ou des systèmes de lancement de fusées. Dans les voitures, le matériau pourrait aider à absorber les impacts d'un accident.

"Quand tu conduis une voiture, vous voulez que la voiture soit rigide et supporte une charge, " dit Mao. " Lors d'une collision, vous voulez que les composants deviennent plus souples pour absorber l'énergie de la collision et protéger le passager de la voiture."

Les chercheurs suggèrent également que le matériau pourrait être utilisé pour fabriquer des pneus de vélo qui pourraient s'auto-ajuster pour rouler plus facilement sur des surfaces molles telles que le sable, ou pour rendre résistant aux dommages, fusées réutilisables.