Un groupe de recherche de l’Université d’Osaka, de l’Université Zen et de l’Université de Tokyo a découvert mathématiquement le mécanisme qui provoque l’affûtage des pointes de fissures lors de la rupture rapide du caoutchouc.
L’éclatement de ballons en caoutchouc ou l’éclatement de pneus est provoqué par une fracture rapide, phénomène dans lequel une petite fissure se propage instantanément. Au cours de ce processus, le fond de la fissure s’aiguise, accélérant ainsi la fracture. Cependant, la raison de cette intensification est restée longtemps inexpliquée. Traditionnellement, on pensait que cela résultait des effets non linéaires complexes du matériau.
Le groupe de recherche, composé de Hokuto Nagatakiya, doctorant ; Shunsuke Kobayashi, professeur adjoint ; et Ryuichi Tarumi, professeur à l'Université d'Osaka ; avec Naoyuki Sakumichi, professeur associé à l'Université Zen et professeur associé du projet à l'Université de Tokyo, a résolu mathématiquement le problème de la propagation des fissures. Ils ont dérivé des équations décrivant à la fois la forme de la fissure et la déformation globale du matériau.
Cette percée, maintenant publiée dans Recherche sur l'examen physiquedémontre que l'affûtage des pointes de fissures dans les matériaux polymères tels que le caoutchouc résulte uniquement de leur propriété fondamentale de viscoélasticité. En outre, l’équipe a prouvé mathématiquement la théorie viscoélastique de la trompette, proposée il y a près de 30 ans par le prix Nobel de physique Pierre-Gilles de Gennes, basée sur les équations fondamentales de la mécanique des milieux continus.
Ces résultats posent une base théorique pour contrôler les fractures dans une large gamme de matériaux viscoélastiques, des pneus aux produits médicaux, contribuant ainsi à améliorer la durabilité, la prévention des accidents et à réduire l'impact environnemental grâce à une durée de vie plus longue des produits.
