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Un mètre cube d'eau pèse une tonne : tous les écoliers le savent. Pour le même volumevolume, l'espèceespèce d'éponge métallique qu'une équipe américaine vient de mettre au point n'accuserait sur la balance que 900 grammes ! En polystyrène expansépolystyrène expansé (cette matièrematière blanche servant d'isolant thermique), le même volume jaugerait 18 kgkg et on atteindrait 37 kg avec du polystyrène extrudépolystyrène extrudé (une matière bleutée utilisée également comme isolant, et souvent appelée de son nom commercial Styrofoam).
Avec une densité de 0,9 mg/cm3, ce nouveau matériaumatériau est sans conteste le plus léger solidesolide du monde. Il vient d'être décrit dans la revue Science par ses concepteurs, des chercheurs de l'UC Irvine (University of California, Irvine), des laboratoires HRL et du CalTech (California Institute of Technology). Il ne s’agit pas d'une nouvelle moléculemolécule mais d'une constructionconstruction à l'échelle nanométrique qui contient 99,99 % d'airair. Les scientifiques ont créé un réseau de structures tubulaires en trois dimensions à l'aide d'un produit liquideliquide qui polymérise à la lumièrelumière ultraviolette. En focalisant des faisceaux d'UVUV parallèles selon différentes directions, ils ont ainsi solidifié des tubes au sein du liquide. Celui-ci évacué, il reste une sorte de squelette. Ils ont ensuite déposé un film métallique sur cette structure, composé de nickelnickel.
Vue rapprochée du treillis métallique obtenu, présenté sur une vidéo réalisée par les laboratoires HRL. © Newsyvideo/DailyMotion
La Tour Eiffel aussi est ultralégère
Puis ils ont dissous le polymèrepolymère, ne laissant donc qu'une très fine architecture métallique, sorte d'entrelacs de tubules, qu'ils appellent un microtreillis, où les dimensions typiques se mesurent « en nanomètresnanomètres, en micronsmicrons et en millimètres ». Les caractéristiques mécaniques reposent essentiellement sur la forme de ce réseau, un peu comme une éponge. D'après les chercheurs, le matériau présente une excellente résistancerésistance mécanique et une compressibilité importante, permettant d'en réduire le volume de moitié, la pièce reprenant ensuite sa forme initiale.
« Des structures comme la Tour Eiffel ou le pont Golden Gate sont extraordinairement légères pour leur taille, explique William Carter, des laboratoires HRL dans le communiqué de presse. Nous avons transposé ce principe à l'échelle du nanomètre et du micron. »
Pour l'instant, l'innovation en reste au stade du laboratoire et le procédé de fabrication est sans doute très complexe. Mais cette réussite illustre les progrès réalisables dans le domaine des matériaux construits à l'aide de nanotechnologies. On a déjà vu des métamatériaux à indice de réfractionindice de réfraction négatif qui laisse espérer une sorte d'invisibilité. On a vu aussi des robots équipés de pattes de gecko pour grimper sur les mursmurs. Aurons-nous bientôt des vélos de 100 grammes ?
