13 Sep, 2021

Une classe de céramiques bizarres auto-cicatrisent les fissures à température ambiante

Biotechnologie, Business, Electronique, Informatique, Logiciel, Matériel, Services, Sociétés, Technologie

L’auteur principal, Hemant Rathod, avec un échantillon du matériau céramique auto-cicatrisant, le carbure d’aluminium chromé.

Les matériaux céramiques sont solides et peuvent très bien résister à la chaleur, mais ils sont notoirement fragiles. Des chercheurs de l’université Texas A&M ont découvert un mécanisme d’autoréparation inconnu jusqu’alors dans un certain type de céramique, qui fonctionne à température ambiante.

Lorsqu’elles sont soumises à des contraintes mécaniques, les céramiques sont susceptibles de se fissurer, ce qui peut rapidement conduire à une défaillance complète du matériau, qui se brise. Certaines céramiques sont capables d’autoréparer ces fissures, mais cela nécessite généralement des réactions chimiques qui ont lieu à des températures très élevées.

Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont découvert qu’un type particulier de céramique, le carbure d’aluminium et de chrome, pouvait ralentir la propagation des fissures et même les réparer, le tout à température ambiante. Cela les rendrait beaucoup plus utiles dans les applications du monde réel.

Ces céramiques sont connues sous le nom de phases MAX, et elles sont constituées de couches alternées de matériaux. C’est cette structure qui leur confère leur capacité de réparation, et le mécanisme qui la sous-tend est également présent en géologie. Lorsqu’une fissure commence, des défauts appelés bandes de plissement se forment entre les différentes couches. Les cristaux de ces bandes tournent lorsque la pression est appliquée, ce qui empêche les fissures de s’étendre davantage. Mieux encore, ces cristaux tournés guérissent activement la fissure, de sorte qu’une fois la force relâchée, ils sont presque indétectables.

« Ce qui est vraiment passionnant, c’est que ce mécanisme de torsion ou d’auto-guérison peut se produire à plusieurs reprises et refermer les fissures nouvellement formées, retardant ainsi la défaillance du matériau », explique Hemant Rathod, auteur principal de l’étude.

Selon les chercheurs, ce type de céramique auto-cicatrisante pourrait être particulièrement utile pour réparer les fissures qui se forment dans les matériaux soumis à de fortes contraintes, comme les moteurs à réaction, les engins hypersoniques et les réacteurs nucléaires. Et l’effet pourrait ne pas se limiter aux phases MAX, mais s’appliquer à d’autres matériaux présentant une structure en couches similaire.