Des chercheurs en ingénierie de la Texas Tech University ont développé une méthode pour caractériser les propriétés de surface des matériaux à différentes températures à l'échelle nanométrique.

Connaître les propriétés des matériaux à différentes températures est important en ingénierie, dit Gregory McKenna, professeur de génie chimique et titulaire de la chaire John R. Bradford en ingénierie. Par exemple, le joint torique en caoutchouc qui a échoué lors de la catastrophe de la navette spatiale de 1986 sert à une étude de cas tragique de ce qui peut mal tourner lorsque les décideurs n'en tiennent pas compte.

Le problème, il a dit, On sait que les propriétés d'un matériau peuvent changer radicalement à l'échelle nanométrique - une échelle minuscule d'environ 1/1000 du diamètre d'un cheveu humain à laquelle les scientifiques ont commencé à construire des machines qui fonctionnent. McKenna et l'étudiant diplômé Meiyu Zhai ont examiné plusieurs polymères et matériaux explosifs pour voir comment les propriétés de surface variaient à l'échelle nanométrique et comment la surface avait un impact sur les propriétés à l'échelle nanométrique.

Leurs premiers résultats sur la « méthode multi-courbes » sont parus dans la revue à comité de lecture, Journal of Polymer Science Partie B :Physique des polymères et a été mis en évidence dans Avancées en ingénierie .

"L'échelle nanométrique est une drôle de gamme de tailles où les matériaux ont des propriétés qui ne correspondent pas à ce que nous attendons, même à un niveau supérieur à l'échelle microscopique, ", a-t-il déclaré. "Nous développons des méthodes pour caractériser les propriétés de surface et les relier au comportement à l'échelle nanométrique à l'aide d'un nanoindenteur et d'autres méthodes de mesure nanomécaniques."

En nanoindentation, les chercheurs peuvent étudier à la fois les propriétés élastiques (comment les matériaux rebondissent lorsqu'ils sont poussés) ou les propriétés visqueuses (comment le matériau s'écoule). Le groupe a trouvé plusieurs résultats surprenants :Par exemple, dans d'autres travaux, l'équipe a découvert que des films de polycarbonate extrêmement minces deviennent liquides à l'échelle nanométrique, alors qu'ils sont vitreux à l'échelle macroscopique. La nanoindentation peut être utilisée pour relier les propriétés de surface à cette observation.

Au fur et à mesure que les machines deviennent de plus en plus petites, McKenna a dit, connaître ces informations peut être inestimable pour les futurs ingénieurs.