Une équipe d’ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) a développé un nouveau type de méta-matériau mécanique, c’est à dire un matériau composite artificiel doté de structures microscopiques lui conférant des propriétés originales, qui surmonte le compromis habituellement imposé entre rigidité, ductilité et extensibilité. Il pourrait être utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs et de l’électronique, par exemple pour concevoir des processeurs à la fois résistants, souples et étirables qui prendraient place sur des vêtements ou des accessoires portables.
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Vers des circuits imprimés pliants et incassables
Imaginé comme un “fouillis de spaghettis emmêlés autour d’un treillis” (sic), ce méta-matériau intègre une structure unique à “double réseau”, mêlant des polymères souples – tissés ou en spirale – à une structure rigide pour obtenir une solidité et une extensibilité élevées. Les deux structures peuvent être fabriquées à partir du même matériau de base (un plastique de type plexiglass, un métal ou encore du silicium à la base de nos microprocesseurs contemporains) et sont imprimées simultanément à l’aide d’une technique de lithographie laser de haute précision.
Les propriétés remarquables du matériau proviennent de l’interaction entre ses éléments rigides et le tissage en spirale plus désordonné lorsque le matériau est étiré. Si le réseau rigide se fissure ou se brise, ses parties cassées s’enchevêtrent avec le réseau tissé, entrainant une augmentation de la friction et une dissipation d’énergie accrue. Cette amélioration de la dissipation d’énergie permet alors au matériau de s’étirer considérablement avant d’atteindre son point de rupture : jusqu’à trois fois sa propre longueur, soit dix fois plus qu’un matériau à structure en treillis seule. De manière contre-intuitive, l’introduction de défauts structurels peut même améliorer les propriétés de ce méta-matériau ; la dissipation supplémentaire du stress et la délocalisation de la défaillance le rendent encore plus extensible.
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Les applications potentielles de ce méta-matériau d’un nouveau genre vont des textiles résistants à la déchirure aux supports sur lesquels des cellules peuvent être cultivées pour la réparation tissulaire. Mais c’est surtout le domaine des semi-conducteurs qui pourrait principalement en bénéficier : appliquée aux puces, aux composants électroniques et aux circuits imprimés, cette technologie rendrait l’assemblage électronique beaucoup plus robuste face aux déformations physiques ou thermiques. De quoi rêver de circuits imprimés pliables, étirables et quasiment incassables… dans quelques années, le temps que cette technologie sorte des laboratoires.
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Source : Nature
