Une étude récente révèle comment les fractures dans les matériaux mous se forment et se propagent, ouvrant la voie à la création de matériaux plus durables et sans défauts, avec des avantages environnementaux substantiels, menée par une équipe de recherche internationale dirigée par le Politecnico di Milano. Crédit : Politecnico di Milano
De nouvelles recherches ont révélé les mécanismes de fracture dans les matériaux mous, conduisant à des avancées potentielles dans la création de matériaux durables et sans défaut avec des avantages de grande portée dans diverses industries et des impacts environnementaux positifs.
Une théorie révolutionnaire a dévoilé les mécanismes physiques à l'origine des fractures dans les matériaux mous. Cette découverte révolutionnaire promet le développement de matériaux sans défaut, dotés d'une résistance et d'une durabilité accrues, contribuant ainsi à la durabilité environnementale. La recherche a été récemment publiée dans Lettres d'examen physique.
« Nous avons montré que la fracture se propage à partir de la surface libre du matériau, à partir d’une instabilité élastique qui brise la symétrie de l’objet. Ensuite, la rupture s’étend considérablement avec un réseau complexe de fissures qui se propagent comme un phénomène de turbulence similaire à celui que l’on observe dans les fluides, comme lors de la formation de vortex », explique Pasquale Ciarletta du laboratoire MOX, département de mathématiques du Politecnico di Milano.
Conséquences pour tous les secteurs
Cette découverte ouvre la voie à des applications importantes dans divers secteurs technologiques. Par exemple, dans la production de micro et nano-dispositifs, où les matériaux doivent être extrêmement résistants et exempts de défauts. Comprendre comment se forment les fissures peut conduire à la conception de matériaux plus robustes et durables. Dans le domaine de l'électronique grand public, cela pourrait conduire à la création d'appareils tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables avec des écrans qui résistent mieux aux chocs et aux chutes, réduisant ainsi la fréquence des réparations et des remplacements. Dans le secteur médical, les dispositifs implantables tels que les stimulateurs cardiaques et les prothèses pourraient bénéficier de matériaux plus sûrs et plus durables, améliorant ainsi considérablement la santé des patients.
Dans l’industrie aérospatiale, la compréhension et la prévention des fractures des matériaux peuvent conduire à des structures plus robustes et plus fiables, réduisant ainsi les risques associés aux voyages dans l’espace et dans l’air. « Les résultats de cette recherche ouvrent non seulement la voie à de futures études visant à développer des matériaux aux propriétés mécaniques sans précédent, mais ont également un impact positif sur l’environnement en réduisant la nécessité de remplacer fréquemment les produits et en diminuant les déchets. Cela peut contribuer à une production plus durable et à une utilisation plus efficace des ressources naturelles », conclut Davide Riccobelli du département de mathématiques du Politecnico di Milano.
L'étude a été menée par une équipe internationale de chercheurs, dirigée au Politecnico di Milano par Davide Riccobelli et Pasquale Ciarletta, en collaboration avec Sorbonne Université, l'École Polytechnique et l'ESPCI à Paris, démontrant que les collaborations internationales continuent de jouer un rôle crucial pour repousser les limites de la science des matériaux.
