Dans un nouvel article publié dans le Actes de l'Académie nationale des sciences ( PNAS ), chercheurs dans le laboratoire de Julia R. Greer, professeur de science des matériaux, Génie Mécanique et Génie Médical, ont conçu un nouveau type de nanostructure hiérarchique qui est plus solide que les structures en treillis précédentes et rebondit avec moins de dommages après compression. Structures d'ingénierie hiérarchiques, comme la Tour Eiffel, sont conçus comme des fractales, répéter des motifs identiques, ou auto-similaire, à tous les niveaux de grossissement.
"C'est essentiellement un réseau de poutres fait d'un réseau de poutres, avec la plus petite dimension d'environ 10, 000ème du diamètre de vos cheveux, " dit Lucas Meza, un étudiant diplômé de quatrième année au laboratoire Greer et le premier auteur de l'article. "C'est ce qu'on appelle un réseau de second ordre. Plus il y a de réseaux de poutres constitués de réseaux de poutres, plus la hiérarchie prend de l'ordre."
Meza et ses collègues ont expérimenté plusieurs versions de cette architecture, avec les résultats de ces essais présentés dans ces vidéos. Le nano-réseau constitué de poutres creuses en céramique a montré la plus grande « récupérabilité, " ou rebond, même après avoir été grossièrement déformé. Cela se produit par un processus connu sous le nom de flambage de coque, dans lequel la céramique peut se froisser comme un morceau de papier sous contrainte puis récupérer lorsque la contrainte est supprimée.
A des échelles supérieures au nanomètre, la céramique tombe souvent en panne à cause de fissures et de défauts (une tasse à café tombée démontrera cet effet). Mais à des épaisseurs d'environ 20 nanomètres - l'épaisseur de la coque d'une poutre creuse - la céramique se rapproche de sa résistance matérielle théorique car la probabilité de trouver un défaut ou une fissure dans quelque chose d'aussi fin est considérablement réduite. Cela représente la "vraie" quantité de force qu'un matériau peut supporter s'il ne présente aucun défaut. Bien que le réseau de la vidéo soit composé à 99 % d'air, sa résistance est comparable à celle des structures en mousse qui sont plus denses de deux ordres de grandeur.
