Pour qui a vécu ce léger pincement au cœur, et ces quelques secondes d’inquiétude qui surviennent entre le moment où un téléphone nous échappe des mains et celui où on le ramasse en espérant que son écran n’est pas brisé, la découverte de ces chercheurs bengalais a tout d’une bonne nouvelle.
Ces scientifiques de l’Institut indien d’éducation et de recherche scientifique (IISER), de Calcutta, et de l’Institut indien de technologie ont réussi à synthétiser un matériau organique cristallin avec une structure moléculaire interne unique qui se répare spontanément quand elle est endommagée. Comprenez que si cette structure se brise sous la pression d’une poussée ou d’un choc, elle se remettra en place dès que la pression cessera.
A l’aide d’une pointe, les chercheurs ont provoqué des cassures légères ou sérieuses dans ce matériau et observé la surface endommagée revenir automatiquement à son état originel en l’espace de quelques secondes seulement.
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Déjà d’autres matériaux auto-réparants, mais une première
Ce n’est pas la première fois qu’une équipe d’universitaires réussit à développer un matériau qui se répare seul. Mais jusqu’à présent cette capacité « magique » a été atteinte sur des matériaux mous et amorphes, leur structure interne étant irrégulière et parsemée d’imperfections.
Réussir à atteindre ce même objectif sur une structure cristalline était toujours un défi. Il est en effet bien plus dur de reconstituer une ensemble moléculaire organisé, régulier et dense.
Par ailleurs, il est souvent nécessaire de stimuler le matériau, via de la lumière, de la chaleur ou une réaction chimique pour qu’il se répare. Or, justement, ce n’est pas le cas ici. La réparation est automatique, sans intervention.
Ce « matériau autoréparant est dix fois plus dur que les autres », explique Chilla Malla Reddy, professeur de chimie de l’IISER, en charge du projet, et il appartient à la famille des cristaux piézoélectriques, omniprésents dans les mondes industriel et scientifiques, des microscopes, aux robots en passant par les appareils envoyés dans l’espace.
Néanmoins, ce matériau solide a la particularité de présenter un arrangement polaire tête-bêche (extrémité positive face à l’extrémité négative). Cela signifie que lorsqu’une fracture apparaît dans sa surface, des potentiels électriques opposés sont produits.
« Ces charges électriques permettent alors une recombinaison instantanée, et les cristaux cassés se réparent d’eux-mêmes sans intervention externe », explique les chercheurs dans une version simplifiée de leur publication présentée dans la revue Science. Les potentiels électriques agissent comme une force qui rétablit l’ordre dans la structure.
Et si la vitesse de réaction d’à peine quelques secondes vous surprend sachez que les composants du matériau se remettent en place à une vitesse plutôt fulgurante : « Pendant la réparation, les éléments cassés se déplacent selon un mouvement similaire à une aile d’abeille avec une accélération comparable à celle de voitures », commentent les chercheurs.
Vers des écrans de smartphone auto-réparés ?
Si le domaine scientifique et l’industrie auront certainement de nombreuses idées pour utiliser ce nouveau type de cristal, ces inventeurs voient un autre usage bien plus terre à terre et quotidien, dans des produits utilisés chaque jour par des milliards de personnes : « un tel matériau pourrait être utilisé pour les écrans de téléphones mobiles, pour se réparer seuls en cas de chute et de bris. », indiquent simplement les chercheurs. Voilà qui laisse rêveur.
L’arrivée de cette invention dans nos smartphones n’est sans doute pas pour demain, mais bientôt peut-être notre maladresse ne sera plus synonyme d’écran brisé.
Sources : Publication simplifiée (PDF) et The Telegraph India
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