La propriété n’avait auparavant été trouvée que dans des nanostructures simples.
La propriété matérielle intrigante dissipe l’énergie.
Des chercheurs de Université d’État de Caroline du Nord et L’Université du Texas à Austin ont découvert une propriété unique dans les nanostructures complexes qui n’avait auparavant été observée que dans les nanostructures simples. Ils ont également découvert la mécanique interne des matériaux qui permet à cette propriété d’exister.
Les résultats ont été rapportés dans un article récent publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences. Les scientifiques ont trouvé ces propriétés dans les “nanolattices” à base d’oxyde, qui sont de minuscules matériaux creux avec une structure ressemblant à celle des éponges de mer.
“Cela a déjà été vu dans des nanostructures simples, comme un nanofil, qui est environ 1 000 fois plus fin qu’un cheveu”, a déclaré Yong Zhu, professeur au Département de génie mécanique et aérospatial de NC State, et l’un des principaux auteurs sur le papier. “Mais c’est la première fois que nous le voyons dans une nanostructure 3D.”
Défauts uniques dans un matériau 3D. Crédit : Université du Texas à Austin/Université d’État de Caroline du Nord
La recherche
Ce phénomène est appelé anélasticité. Cela a à voir avec la façon dont les matériaux réagissent au fil du temps au stress. Lorsque les matériaux étudiés dans cet article étaient pliés, de petits défauts se déplaçaient lentement en réponse au gradient de contrainte. Lorsque la contrainte est relâchée, les défauts microscopiques reviennent progressivement à leur emplacement d’origine, ce qui entraîne un comportement anélastique.
Les chercheurs ont également découvert que ces défauts déverrouillent les caractéristiques de dissipation d’énergie lorsqu’ils se déplacent d’avant en arrière. Cela indique qu’ils ont la capacité de dissiper des choses comme les vibrations et les ondes de pression.
Pourquoi est-ce important
Le matériau pourrait un jour servir d’amortisseur, mais parce qu’il est si léger et mince, ce serait à très petite échelle. Les chercheurs disent que cela pourrait avoir un sens dans le cadre de puces pour l’électronique ou d’autres appareils électroniques intégrés.
“Vous pourriez potentiellement placer ce matériau sous les puces semi-conductrices et les protéger des chocs ou des vibrations extérieurs”, a déclaré Chih-Hao Chang, professeur agrégé au département Walker de génie mécanique de l’UT Austin.
Et après
Maintenant que ces caractéristiques anélastiques ont été découvertes, la prochaine étape est de les contrôler. Les chercheurs examineront la géométrie des nanostructures et expérimenteront différentes conditions de charge pour voir comment optimiser les performances anélastiques pour les applications de dissipation d’énergie.
Référence : « Anelasticity in thin-shell nanolattices » par I-Te Chen, Felipe Robles Poblete, Abhijeet Bagal, Yong Zhu et Chih-Hao Chang, 12 septembre 2022, Actes de l’Académie nationale des sciences.
DOI : 10.1073/pnas.2201589119
L’étude a été financée par la National Science Foundation.
