Les scientifiques développent un moyen de transformer les nanostructures en lumière, matériaux imprimés en 3D flexibles
Les chercheurs ont développé un métamatériau métallique hiérarchique avec plusieurs couches, architectures 3-D de type fractal pour créer des structures à l'échelle centimétrique incorporant des caractéristiques à l'échelle nanométrique. Crédit :Jim Stroup/Virginia Tech
Pendant des années, les scientifiques et les ingénieurs ont synthétisé des matériaux à l'échelle nanométrique pour tirer parti de leurs propriétés mécaniques, optique, et propriétés énergétiques, mais les efforts pour adapter ces matériaux à des tailles plus grandes ont entraîné une diminution des performances et de l'intégrité structurelle.
Maintenant, chercheurs dirigés par Xiaoyu "Rayne" Zheng, un professeur adjoint de génie mécanique à Virginia Tech ont publié une étude dans la revue Matériaux naturels qui décrit un nouveau processus pour créer léger, matériaux nanostructurés métalliques imprimés en 3D résistants et super élastiques avec une évolutivité sans précédent, un contrôle complet de sept ordres de grandeur d'architectures 3-D arbitraires.
Étonnamment, ces matériaux métalliques multi-échelles ont fait preuve d'une super élasticité en raison de leur disposition architecturale hiérarchique en 3D et de leurs tubes creux nanométriques, résultant en une augmentation de plus de 400 pour cent de l'élasticité à la traction par rapport aux métaux légers conventionnels et aux mousses céramiques.
L'approche, qui produit plusieurs niveaux de réseaux hiérarchiques 3-D avec des caractéristiques à l'échelle nanométrique, pourrait être utile partout où il y a un besoin pour une combinaison de rigidité, force, faible poids, grande flexibilité, comme dans les structures à déployer dans l'espace, armures souples, véhicules légers et batteries, ouvrir la porte aux applications dans l'aérospatiale, industries militaire et automobile.
Matériaux naturels, comme l'os trabéculaire et les orteils des geckos, ont évolué avec des architectures 3-D à plusieurs niveaux allant de l'échelle nanométrique à l'échelle macroscopique. Les matériaux fabriqués par l'homme n'ont pas encore atteint ce contrôle délicat des caractéristiques structurelles.
