Une feuille de tissu trois fois plus résistante que le Kevlar pourrait arrêter une balle malgré une épaisseur de seulement 1,8 millimètres, grâce à l'ajout de nanotubes de carbone qui maintiennent ses molécules alignées
Le tissu pare-balles est à la fois léger et résistant
Un nouveau matériau est si résistant qu’une seule feuille de 1,8 millimètre d’épaisseur pourrait arrêter une balle, ce qui le rend bien plus résistant que le Kevlar et peut-être le tissu le plus résistant jamais fabriqué.
Les gilets pare-balles fonctionnent en diffusant l'énergie d'un projectile à travers un réseau de fibres connectées. Dans le cas du Kevlar, ces fibres sont fabriquées à partir d’aramides, un groupe de produits chimiques à chaîne polymère connus pour leur extrême résistance. Cependant, sous des contraintes extrêmes, ces chaînes polymères peuvent glisser, limitant ainsi la protection qu’elles offrent.
Au cours des six dernières années, Jin Zhang de l'Université de Pékin, en Chine, et ses collègues ont tenté de développer des matériaux encore plus résistants que le Kevlar ou le Dyneema, qui est un type différent de fibre de polyéthylène et souvent cité comme le tissu le plus résistant au monde.
« Une résistance dynamique et une ténacité ultra élevées sont cruciales pour les matériaux fibreux dans les applications de protection contre les chocs », explique Zhang. « Il s'agit notamment de blindages pare-balles, de véhicules et d'avions. »
Son équipe a désormais mis au point une méthode permettant d'aligner les nanotubes de carbone avec les chaînes de polymères aramides pour empêcher les molécules de glisser. « Notre nouvelle fibre surpasse largement toutes les fibres polymères macroscopiques hautes performances signalées », explique Zhang. « Notre tissu surpasse entièrement le Kevlar. »
Le nouveau matériau est un « composite fabriqué de nanotubes de carbone et d'aramide hétérocyclique », explique Zhang, mais il espère trouver un nom plus accrocheur, semblable à celui du Kevlar, « à une date ultérieure ».
Le matériau étant plus résistant que le Kevlar, le même effet pare-balles peut être obtenu avec beaucoup moins de matériau. Une seule couche de tissu a une épaisseur d'environ 0,6 millimètre et peut réduire la vitesse d'une balle se déplaçant à 300 mètres par seconde à 220 m/s, explique Zhang. « Sur la base des calculs d'absorption d'énergie, environ trois couches de tissu suffisent pour arrêter la balle », soit une épaisseur totale de 1,8 mm. En comparaison, le Kevlar doit avoir au moins 4 mm d’épaisseur pour arrêter cette même balle.
Julie Cairney, de l'Université de Sydney, en Australie, affirme que la combinaison de fibres d'aramide et de nanotubes de carbone orientés est innovante.
« Cette approche pourrait potentiellement être utilisée pour produire d'autres nouveaux composites », explique Cairney. Elle affirme également que la stratégie de fabrication est compatible avec les processus industriels existants, ce qui la rend prometteuse pour une production évolutive et une adoption dans le monde réel.
« Pour la protection personnelle et militaire, ces matériaux pourraient être utilisés pour fabriquer des gilets et des armures pare-balles plus légers et plus efficaces, améliorant ainsi la sécurité sans sacrifier la mobilité », explique-t-elle.
