"Bien qu'ayant déjà subi des milliers de cycles de déformation, le matériau a montré la même réponse au stress, " a déclaré Gao. " Cela nous indique que la réaction à la déformation cyclique est indépendante de l'histoire - les dommages ne s'accumulent pas comme ils le font dans les matériaux communs. "

En comparaison, les chercheurs ont réalisé des expériences similaires sur des échantillons non nanojumelés, qui a montré un durcissement et un ramollissement importants (selon le matériau) et a affiché le type d'effets de fatigue cumulatifs qui sont courants dans la plupart des métaux.

Pour comprendre le mécanisme derrière cette résistance à la fatigue, les chercheurs ont effectué des simulations sur ordinateur de la structure atomique du métal. Au niveau atomique, la déformation matérielle se manifeste par le mouvement des dislocations - des défauts linéaires dans la structure cristalline où les atomes sont déplacés. Les simulations ont montré que les structures nanojumelles organisent les dislocations liées à la déformation en bandes linéaires appelées dislocations de collier corrélées (du nom de leur apparence semblable à un collier de perles dans la simulation). Dans chaque grain de cristal, les dislocations restent parallèles entre elles et ne se bloquent pas mutuellement, c'est pourquoi les effets des luxations sont réversibles, dit Gao.

"Dans un matériau normal, les dommages de fatigue s'accumulent parce que les luxations s'emmêlent les unes avec les autres et ne peuvent pas être défaits, " dit-il. " Dans le métal jumelé, les dislocations de collier corrélées sont très organisées et stables. Ainsi, lorsque la tension est relâchée, les dislocations se retirent simplement et il n'y a pas de dommages accumulés à la structure nanojumelle."

Les métaux ne sont pas entièrement à l'abri de la fatigue, toutefois. La résistance à la fatigue démontrée dans l'étude est à l'intérieur de chaque grain cristallin. Il y a encore des dommages qui s'accumulent aux frontières entre les grains. Mais la résistance intra-grain à la fatigue « ralentit le processus de dégradation, la structure a donc une durée de vie en fatigue beaucoup plus longue, " dit Gao.

Le groupe de recherche de Gao a beaucoup travaillé sur les métaux nanojumelés, montrant précédemment que les structures nanojumelles peuvent améliorer la résistance d'un métal - la capacité à résister à la déformation telle que la flexion - et la ductilité, la capacité de s'étirer sans se casser. Cette nouvelle découverte suggère encore un autre avantage pour les métaux jumelés. Lui et ses collègues espèrent que cette dernière recherche encouragera les fabricants à trouver de nouvelles façons de créer des nanojumeaux dans les métaux. La méthode de galvanoplastie utilisée pour fabriquer le cuivre pour cette étude n'est pas pratique pour la fabrication de gros composants. Et bien qu'il existe actuellement certaines formes de métal jumelé (la plasticité induite par le jumelage ou l'acier "TWIP" est un exemple), les scientifiques sont toujours à la recherche de moyens peu coûteux et efficaces de fabriquer des métaux et des alliages avec des structures jumelles.

"C'est encore plus un art qu'une science, et nous ne l'avons pas encore maîtrisé, " dit Lou, l'un des auteurs correspondants de l'Académie chinoise des sciences. "Nous espérons que si nous soulignons les avantages que vous pouvez retirer du jumelage, cela pourrait inciter les experts de la fabrication à trouver de nouveaux alliages qui se jumelleront facilement."