Le Centre de recherche en optoélectronique (ORC) de l'Université de Southampton est à l'avant-garde de la recherche sur le développement des nanofibres de silice les plus résistantes au monde.

Globalement, la quête a été de trouver des composites à ultra haute résistance, amener les scientifiques de l'ORC à étudier la lumière, nanofils à ultra haute résistance qui ne sont pas compromis par des défauts. Historiquement, les nanotubes de carbone étaient le matériau le plus résistant disponible, mais des résistances élevées ne pouvaient être mesurées que dans des échantillons très courts de quelques microns de long, offrant peu de valeur pratique.

Désormais, les recherches menées par le chercheur principal de l'ORC, le Dr Gilberto Brambilla et le directeur de l'ORC, le professeur Sir David Payne, ont abouti à la création du plus fort, les nanofibres de silice les plus légères - des « nanofils » qui sont 15 fois plus résistants que l'acier et peuvent être fabriqués sur des longueurs pouvant atteindre des milliers de kilomètres.

Leurs découvertes suscitent déjà un grand intérêt de la part de nombreuses entreprises à travers le monde et pourraient transformer l'aviation, industries maritimes et de la sécurité. Des tests sont actuellement menés à l'échelle mondiale sur les futures applications potentielles des nanofils.

"Avec les fibres synthétiques, il est important d'avoir une résistance élevée, obtenu par la production de fibres avec des taux de défauts extrêmement faibles, et faible poids, " dit le Dr Brambilla.

"Habituellement, si vous augmentez la résistance d'une fibre, vous devez augmenter son diamètre et donc son poids, mais nos recherches ont montré que lorsque vous diminuez la taille des nanofibres de silice, leur résistance augmente, pourtant ils restent toujours très légers. Nous sommes les seuls à avoir optimisé actuellement la résistance de ces fibres.

"Notre découverte pourrait changer l'avenir des composites et des matériaux à haute résistance à travers le monde et avoir un impact énorme sur la marine, industries de l'aviation et de la sécurité. Nous souhaitons étudier leur utilisation potentielle dans les composites et nous envisageons que ce matériau puisse être largement utilisé dans la fabrication de produits tels que des avions, hors-bord et hélicoptères, " il ajoute.

Le professeur Payne explique :"Poids pour poids, les nanofils de silice sont 15 fois plus résistants que l'acier à haute résistance et 10 fois plus résistants que le GRP conventionnel (plastique renforcé de verre). Nous pouvons diminuer la quantité de matériau utilisé réduisant ainsi le poids de l'objet.

« Silice et oxygène, nécessaires pour produire des nanofils, sont les deux éléments les plus communs sur la croûte terrestre, le rendant durable et bon marché à exploiter. Par ailleurs, nous pouvons produire des nanofibres de silice à la tonne, tout comme nous le faisons actuellement pour les fibres optiques qui alimentent Internet."

Les résultats de la recherche sont survenus après cinq années d'enquêtes menées par le Dr Brambilla et le professeur Payne à l'aide des 500 £ de Gilberto, 000 Bourses de la Royal Society.

Le Dr Brambilla a partagé ses découvertes avec d'autres chercheurs lors d'un séminaire spécial qu'il a organisé récemment au Kavli Royal Society International Centre, à Chicheley Hall, dans le Buckinghamshire.

"C'était particulièrement difficile de gérer des fibres si petites. Elles sont près de 1, 000 fois plus petit qu'un cheveu humain et je les manipulais à mains nues, " dit le Dr Brambilla.

"J'ai mis du temps à m'y habituer, mais en utilisant les installations de pointe de l'ORC, j'ai pu découvrir que les nanofibres de silice deviennent plus solides à mesure qu'elles deviennent plus petites. En fait quand ils deviennent très, très petits, ils se comportent d'une manière complètement différente. Ils cessent d'être fragiles et ne se brisent pas comme du verre mais deviennent ductiles et se brisent comme du plastique. Cela signifie qu'ils peuvent être très sollicités.

"Jusqu'à présent, la plupart de nos recherches ont porté sur la science des nanofils, mais à l'avenir, nous sommes particulièrement intéressés par l'étude de la technologie et des applications de ces fibres, " ajoute le Dr Brambilla.