Black Panther : à quand un costume en vibranium qui contrôle l’énergie cinétique ?

Black Panther, ce blockbuster de tous les records, nous invite à découvrir un personnage de Comics hors du commun. Black Panther, de son vrai nom TT'Challa, ici interprété par Chadwick Boseman est un super-héros, comme il se doit, et assure de surcroît la position de roi du Wakanda. Ce royaume imaginaire d'Afrique de l'est a été fondé plusieurs siècles auparavant à l'endroit précis où s'est écrasée  une météorite en vibranium. 

Et quoi de plus fascinant que le vibranium ? Toutes les technologies wakandaises et leurs armes en sont faites. Les griffes et le costume de Black Panther sont en vibranium et, pour la petite histoire, le bouclier de Captain America ainsi que le corps de Vision en contiennent. Ce métal fictif d'origine extraterrestre a la particularité d'absorber l'énergie cinétique. C'est pourquoi le costume de Black Panther peut encaisser les chocs, les coups, les balles... Il a aussi une fonction offensive, car il peut stocker l'énergie de chaque coup qu'il reçoit et la libérer ensuite en une décharge, repoussant de la sorte les attaquants.

Costume en vibranium et volant d’inertie : une fonction similaire

L'énergie cinétique implique, par définition, des objets en mouvement et ayant une masse, donc une inertieinertie. Pourra-t-on un jour développer une technologie similaire au costume en vibranium de Black Panther ? Pour l'heure, la technologie dont nous disposons, capable de stocker l’énergie sous forme cinétique et de la restituer, se limite au volant d'inertie. Une masse, généralement cylindrique et en acieracier, est mise en rotation autour d'un axe et conserve ainsi son mouvement suffisamment longtemps.

On fabrique aussi des volants dans des matériaux plus légers, comme la fibre de carbonefibre de carbone, afin d'atteindre des vitesses de rotationvitesses de rotation plus élevées, de l'ordre de plusieurs dizaines de tours par minute. L'enjeu étant de conserver l'énergie, il faut minimiser les pertes par frottements. Pour ce faire, on peut placer la masse tournante dans une enceinte sous vide ou encore faire appel à la sustentation magnétique.

Les volants d’inertie sont généralement lourds et volumineux. Ils tournent à plusieurs milliers, voire plusieurs dizaines de milliers de tours par minute. En effet, la quantité d’énergie cinétique stockée augmente avec la masse et la vitesse. © Geni, Wikimedia Commons

Le volant d'inertie a de nombreuses applicationsapplications dans le secteur de la production d'électricité. Il fonctionne alors bien souvent en association avec un générateurgénérateur électrique, chargé de mettre en rotation ou de freiner le volant selon les besoins. Un tel dispositif convertit l'énergie électrique en énergie cinétique, et vice-versa, pour la stocker et la restituer sur demande. Cela permet par exemple de lisser la production électrique des énergies renouvelablesénergies renouvelables intermittentes, comme l'éolien.

De toute évidence, le costume de Black Panther ne ressemble pas à un volant d'inertie... On peut plutôt le rapprocher des gilets pare-balles en KevlarKevlar qui, s'ils ne stockent ni ne restituent l'énergie cinétique des balles, peuvent du moins l'absorber en la dispersant, depuis le point d'impact, sur une plus grande surface. Leur efficacité est cependant limitée : une partie de l'énergie cinétique est dissipée par le corps humain lui-même, ce qui peut provoquer des blessures internes. De plus, les gilets pare-balles ne fonctionnent pas pour toutes les balles et n'arrêtent pas les objets tranchants. Il faut pour cela les renforcer avec des plaques de métal.

Le graphène serait-il notre vibranium à nous ?

Cependant, un matériaumatériau révolutionnaire pourrait un jour rapprocher les gilets pare-balles d'un costume en vibranium : le graphènegraphène. Il s'agit d'une feuille de carbone de l'épaisseur d'un atomeatome, qui a des propriétés plus qu'intéressantes en électronique, car il est conducteur de chaleurchaleur et d'électricité. En outre, il est à la fois résistant, léger et flexible, ce qui le rend très attrayant pour développer de nouveaux textiles pare-balles.

Un simple feuillet de graphène serait détruit par un coup de feu, mais dix à cent couches de graphène superposées forment un matériau à la fois plus résistant et plus léger que l’acier. © Tatiana Shepeleva, Fotolia

Ainsi, des chercheurs ont testé le comportement du graphène suite à des impacts de balles, certes microscopiques mais propulsées à une vitesse supersonique. Ils ont constaté que le matériau pouvaient absorber l'énergie cinétique avec deux fois plus d'efficacité que le Kevlar et dix fois plus d'efficacité que l'acier. Toutefois, il faudra attendre encore un peu avant de voir cette technologie équiper les forces de l'ordre, car plusieurs problèmes restent à régler. Entre autres, les couches de graphène se déforment au niveau du point d'impact, formant une sorte de cônecône, et finissent par se fissurer.

Mais tout cela consiste à dissiper l'énergie cinétique, non à la stocker, et encore moins à la restituer. Or, le graphène, qui a décidément beaucoup de talents, est aussi très efficace dans le stockage de l'énergie : les batteries au graphène peuvent emmagasiner deux fois plus d'énergie que les batteries lithium-ionbatteries lithium-ion actuelles, tout en se rechargeant beaucoup plus vite. Par ailleurs, des composants électroniques en graphène intégrés dans les textiles pourraient alimenter des LedLed ou des capteurscapteurs.

Autant dire qu'on est encore loin de créer des vêtements en graphène capables de repousser des ennemis, à l'image du costume en vibranium de Black Panther. Les chercheurs y travaillent...

Black Panther, réalisé par Ryan Coogler, est sorti au cinéma le 14 février 2018.