Un mécanisme naturel qui n’a pas été apprécié ou constaté judicieusement auparavant, permet au métal de maintenir son intégrité structurelle face aux contraintes auxquelles il est soumis. La découverte révèle une nouvelle facette de la nature des métaux. Et elle ouvre des perspectives inédites pour l’avenir de l’ingénierie des matériaux.

Source de ce sujet : Revue NATURE.

La prémisse selon laquelle les crevasses de fatigue des métaux peuvent guérir de manière autonome grâce à une interaction locale avec les caractéristiques "microstructurales". Ce qui remet en question les théories les plus fondamentales sur la façon dont les ingénieurs conçoivent et évaluent la durée de vie ainsi que le mode de fatigue des matériaux structuraux.

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Du fait de l’invraisemblance, il y a des précisions à apporter. D’abord, l’échelle nanométrique est de l’ordre du milliardième de mètre. Et la découverte a été faite par hasard ! Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé une technique de microscopie électronique spécialisée qu’ils avaient développée pour observer les conséquences d’une mise sous contrainte mécanique. Elle consiste à tirer à plusieurs reprises sur les extrémités du morceau de métal, 200 fois par seconde.

Ce qui est si petit, qu’elle apporte l’observation des phénomènes au niveau des atomes et des molécules. C’est à cette échelle que les chercheurs ont pu observer les microfissures se formant et se refermant, révélant ainsi le processus de guérison autonome des métaux. Étonnamment, environ 40 minutes après le début de l’expérience, les dégâts se sont inversés. Une extrémité de la fissure a fusionné comme si elle revenait sur ses pas, ne laissant aucune trace de l’ancienne blessure. Au fil du temps, la fente s’est régénérée dans une direction différente.

La découverte de cette capacité d’auto-guérison des métaux est l’une des innovations que les industriels en rêvaient de sa venue. Elle serait aussi grandement écologique. La prouesse représente tout de même un pas de plus vers un avenir plus durable et répond aux urgences qui mobilisent scientifiques et jeunes préoccupés du contexte d’effondrement du climat de la planète.

Suite aux charges mécaniques répétitives, l’usure des métaux est inéluctable. Dans les exercices et structure, cette fatigue représente jusqu’à 90 % des causes des arrêts de service, rendant l’efficacité obsolète. Les défauts apparaissent sous formes de fissures dont la croissance est supposée irréversible. Dans certains matériaux, il existe une alternative convaincante basée sur les mécanismes de guérison latents qui restaurent des dommages.

C’est une percée, tenant sur la disposition intrinsèque des métaux à se réparer, un pas primordial est fait. Ce qui mènerait à rallonger la durée de vie des composants dans divers secteurs, notamment l’aérospatiale. Toutefois, des défis subsistent, car la science perfectible est aussi le vrai chemin du savoir, surtout l’optimisation et le contrôle de ce processus, ainsi que sa mise à l’échelle pratique.

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En prolongeant la durée de vie des matériaux et en réduisant la nécessité de remplacements fréquents, nous pourrions réduire notre empreinte environnementale et nous diriger un peu plus rapidement vers un avenir plus vert. Un nouvel espoir est suscité par cette proclamation que nous nous faisons le devoir de la vulgariser.

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La compréhension traditionnelle des métaux est complètement chamboulée. Quand on s’y penche sur cette originalité, la quête des améliorations des métaux n’a jamais connu d’épilogue. Des travaux existent depuis des siècles. On ouvre la voie avec ce couronnement à de nouvelles applications potentielles dans divers domaines de l’ingénierie et de la technologie.

La découverte est l’une des surprises qui restent difficiles à croire, du fait de l’expérience humaine avec les métaux. Sa théorie est pourtant bien véridique, elle est venue par inadvertance au "Center for Integrated Nanotechnologies", qui a publié un communiqué.

La recherche a été effectuée aux États-Unis, dans une installation utilisateur du Département de l’énergie exploitée conjointement par les laboratoires nationaux Sandia et Los Alamos. Ces derniers sont considérés de prestigieux laboratoires scientifiques et pour ses moyens, c’est l’une des plus grandes institutions multidisciplinaires du Monde

L’enthousiasme pour cette découverte ne devait précipiter son originalité préliminaire, car rien n’est encore au point définitif. En effet, les chercheurs n’ont pour le moment que constaté et étudié en surface le phénomène. Ils doivent encore comprendre comment optimiser ce processus d’"autoréparation" et comment le contrôler. De plus, il reste à déterminer si cette propriété peut être reproduite à divers champs et matériaux.

La propriété qui a été mise en lumière par des chercheurs, s’explique quand elle se produit sous l’effet de contraintes. A, avec le travail auquel ils sont soumis, les métaux peuvent développer des microfissures. Puis ces dernières, au lieu de s’élargir en s’agrandissant ou de rester stables, alors qu’elles pourraient être perçues comme des blessures pour le matériau, elles se referment d’elles-mêmes. L’observation est bien visible et répétée.

Vue d’artiste de l’auto-guérison du métal à l’échelle nanométrique. Le vert marque l’endroit où une fissure s’est formée puis a fusionné et l’attraction vers l’extérieur, au sens des flèches rouges.