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Des nanotreillis pour renforcer les matériaux

Julien Bergounhoux
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Des nanotreillis pour renforcer les matériaux

Un gros plan du nanotreillis obtenu.

© Caltech - L. Meza, L. Montemayor, N. Clarke, J. Greer

Des chercheurs américains ont créé des nanotreillis fractals, dont la structure est composée d'éléments d'à peine 5 nanomètres d'épaisseur. Ces structures pourraient un jour être employées pour fabriquer des matériaux possédant des propriétés impossibles à obtenir autrement.

Des chercheurs de Caltech menés par Julia Greer ont développé un procédé en trois étapes pour créer des structures complexes avec une grande précision. La première étape consiste en l'utilisation d'une méthode de gravure au laser appelée lithographie à deux photons pour "graver" un motif 3D dans un polymère, permettant à un rayon laser d'enchaîner et de durcir le polymère à chaque endroit qu'il touche. Une fois cette étape terminée, les parties qui ont été exposées au laser restent intactes tandis que le reste est dissous, révélant un échaffaudage en 3D. Les scientifiques enduisent ensuite l'échaffaudage obtenu d'un matériau très fin, qui peut être du métal, de la céramique, du verre ou même un semiconducteur. Dans le cas présent c'est de l'alumine qui a été utilisée. Enfin pour la dernière étape, ils évident le polymère de la structure, obtenant ainsi une architecture creuse.

Grâce aux effets que de nombreux matériaux manifestent à l'échelle nanoscopique, ces nanotreillis peuvent avoir des propriétés inhabituelles et très intéressantes. Par exemple les céramiques, qui sont naturellement cassantes, peuvent être rendues déformables, leur permettant d'être écrasées et de revenir à leur forme d'origine sans réel dégât pour la structure globale. Ces constructions nanoscopiques ouvrent ainsi la voie à la fabrication de matériaux possédant des propriétés inatteignables autrement, qui peuvent être à la fois ultralégers et aussi résistants que l'acier. Le fait de les concevoir comme des fractales permet de plus d'incorporer une hiérarchie dans l'architecture, ce qui devrait permettre à terme d'obtenir d'autres propriétés bénéfiques.

Ci-dessous une photo de la nanostructure complète :

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