Si Plastic Man, Elastigirl ou M. Fantastic ont déjà rencontré Magneto, ils feraient mieux d'espérer que la figure emblématique des X-Men n'a pas lu les dernières recherches de Christian Binek.

Le physicien de l'Université du Nebraska-Lincoln a découvert que, sous certaines conditions, les propriétés magnétiques d'un matériau peuvent prédire la relation entre son élasticité et sa température.

Sa découverte peut ouvrir la voie au contrôle de l'élasticité de certains matériaux en concevant leurs propriétés magnétiques ou en leur appliquant un champ magnétique. Étant donné la facilité avec laquelle les champs magnétiques peuvent maintenant être manipulés, Binek a dit, cela pourrait éventuellement signifier adapter l'élasticité en appuyant simplement sur un bouton ou en tournant un bouton.

En attendant, sachant que le magnétisme seul peut prédire comment l'élasticité réagira - ou ne répondra pas - aux changements de température pourrait aider les ingénieurs à mieux sélectionner ou concevoir des matériaux à des fins spécifiques.

Binek a cité la désintégration de 1986 de la navette spatiale Challenger comme un exemple marquant de l'importance de l'élasticité dans la conception technique. Le durcissement et la défaillance d'un joint torique élastique sur le propulseur de fusée de Challenger - une conséquence des températures froides - ont finalement causé la rupture de la navette, tuant ses sept membres d'équipage.

"Vous pouvez donc trouver des matériaux qui ne changent pas de propriétés élastiques avec la température, " dit Binek, professeur de physique et d'astronomie. "Vous pouvez trouver des matériaux qui changent avec la température à volonté. Et vous pouvez trouver des matériaux où vous le pouvez, à une température donnée, modifier les propriétés élastiques par un contrôle externe."

Duo thermodynamique

Les lois de la thermodynamique décrivent les relations entre de nombreux facteurs - température, entropie, le volume, pression - qui affectent la façon dont la chaleur est convertie en d'autres formes d'énergie. Et on sait depuis longtemps que ces lois englobent les propriétés du magnétisme et de l'élasticité.

Mais en dérivant une nouvelle formule de celles existantes, Binek a réussi à montrer que la relation élasticité-température est essentiellement codée dans le magnétisme d'un matériau.

La formule de Binek a des limites. Pour l'instant, il ne s'applique que si le comportement magnétique d'un matériau change linéairement avec le champ magnétique qui lui est appliqué. De même, l'élasticité du matériau doit être linéaire, ce qui signifie que la quantité de contrainte qu'il présente doit être constamment proportionnelle à la quantité de stress physique qui s'exerce sur lui.

Toutefois, la formule s'applique aux matériaux présentant diverses formes de magnétisme. Cela inclut la forme que l'on retrouve techniquement dans chaque matériau :diamagnétisme, qui décrit une tendance à repousser les champs magnétiques si faiblement qu'elle passe inaperçue sans instruments spécialisés.

Les matériaux supraconducteurs - ceux qui ne présentent aucune résistance à l'électricité - présentent une forme prononcée de diamagnétisme en dessous d'une température critique, à quel point ils commencent à repousser complètement les champs magnétiques. En dessous de ce seuil de température, Binek a découvert quelque chose de remarquable :l'élasticité des supraconducteurs ne répond plus aux changements de température. Ce phénomène a eu lieu lorsqu'il a effectué des calculs pour les supraconducteurs céramiques et monocristallins, qui ont des surfaces microscopiques et des structures atomiques sensiblement différentes.

"Mon expression (mathématique) ne fait aucune prétention sur le matériel, " dit Binek. " C'est très général. Il dit seulement :si la susceptibilité (au magnétisme) est constante, alors la propriété élastique doit être constante. Si c'est le cas, rien d'autre (à propos du supraconducteur) ne devrait avoir d'importance, ce qui est honnêtement un peu difficile à croire.

"Vous vous demandez :comment quelque chose comme une propriété élastique, qui dépend sûrement des détails structurels, être indépendant de tout ce qui concerne la structure ? Mais alors vous allez à la littérature (scientifique), applique ta formule, et tu trouves ça, Oui, c'est correct."

La formule élasto-magnétique s'applique également aux matériaux pour lesquels les champs magnétiques induisent une faible attraction connue sous le nom de paramagnétisme. Et les matériaux ferromagnétiques – ceux fortement attirés par les champs magnétiques et généralement synonymes du terme « magnétique » – obéissent à la formule de Binek au-dessus d'un certain seuil de température qui les fait se comporter davantage comme leurs cousins ​​paramagnétiques.

Binek a déclaré que la formule pourrait même fonctionner pour les matériaux ferroélectriques, dont l'alignement des charges positives et négatives, ou polarisation, peut être inversé par un champ électrique. La ferroélectricité facilite le stockage de l'énergie électrique, ce qui le rend utile dans des dispositifs allant des condensateurs à la mémoire vive.

"Plutôt que de régler les propriétés élastiques par un champ magnétique, vous pourrez peut-être les régler par des champs électriques, " dit-il. " Technologiquement, ça pourrait être encore plus intéressant.

"Il y a certainement beaucoup d'applications auxquelles on pourrait penser, et je pense que beaucoup d'entre eux peuvent être utiles. J'espère que ce n'est pas la fin de l'histoire, mais plutôt le début."