DEPUIS BIEN PLUS LONGTEMPS QUE NOUS, MÈRE NATURE CRÉE DES MATÉRIAUX DURABLES AVEC DES RÉSULTATS IMPRESSIONNANTS – ET INSTRUCTIFS. En adoptant une approche de l’architecture des matériaux inspirée de la nature, le professeur agrégé de génie mécanique François Barthelat et ses collègues ont créé un verre 200 fois plus résistant que la substance originale.
À l’aide d’une technique au laser, François Barthelat et son équipe ont gravé un motif complexe de microfissures sur des plaquettes de verre ordinaire. Le résultat : une substance beaucoup plus solide que le verre non traité. Cette technique de microgravure contribue remarquablement à renforcer non seulement le verre, mais aussi les céramiques et d’autres matériaux fragiles.
Cette technique est directement inspirée de la nature. Étonnamment, la solidité de certaines structures biologiques telles que les dents ou les coquillages est attribuable à ce qui devrait en principe les fragiliser : des réseaux complexes de microfissures logés dans leurs structures. Ces microfissures dirigent, font dévier et dissipent les forces auxquelles elles sont soumises, permettant ainsi aux dents de mâcher sans se briser et aux coquillages de protéger leurs occupants.
Cette architecture interne fonctionne un peu à la manière d’un casse-tête en 3D, dont les pièces s’imbriquent plus étroitement lorsqu’elles subissent de la pression. « Certaines biostructures fortement minéralisées sont dotées d’une architecture interne complexe qui canalise la propagation de fissures en créant des configurations qui solidifient la structure », explique François Barthelat. « La force, la rigidité et la solidité de ces biostructures sont telles que même les matériaux industriels modernes ne peuvent les égaler. »
Rendre un matériau plus résistant en y introduisant des interfaces plus faibles peut sembler paradoxal, mais il semble s’agir d’une stratégie universelle et efficace dans le cas des matériaux naturels. « Pour concevoir des matériaux résistants et durables, nous avons intérêt à nous inspirer de la nature », conclut le chercheur.
— Chris Atack