Une nouvelle théorie révèle le mécanisme de fracture dans les matériaux mous

Une nouvelle théorie a enfin décrypté les mécanismes physiques de la rupture dans les matériaux mous. Cette découverte pourrait bientôt conduire à de nouveaux matériaux sans défaut, plus résistants et durables, mais aussi respectueux de l’environnement. L’article « Elastic instability behind brittle fracture » a récemment été publié par Lettres d’examen physique.

« Nous avons révélé que la fracture se propage à partir de la surface libre du matériau, à partir d’une instabilité élastique qui brise la symétrie de l’objet. Ensuite, la rupture s’étend de manière drastique avec un réseau complexe de fissures qui se propagent comme un phénomène de turbulence similaire à celui que l’on observe dans les fluides, comme lors de la formation de vortex », explique Pasquale Ciarletta du laboratoire MOX, département de mathématiques du Politecnico di Milano.

Cette découverte ouvre la voie à des applications importantes dans divers secteurs technologiques, comme par exemple la production de micro et nano-dispositifs, pour lesquels les matériaux doivent être extrêmement résistants et exempts de défauts.

Comprendre comment se forment les fissures peut conduire à la conception de matériaux plus robustes et durables.

Dans le domaine de l’électronique grand public, cela pourrait conduire à la création d’appareils tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables dotés d’écrans plus résistants aux chocs et aux chutes, réduisant ainsi la fréquence des réparations et des remplacements. Dans le secteur médical, les dispositifs implantables tels que les stimulateurs cardiaques et les prothèses pourraient bénéficier de matériaux plus sûrs et plus durables, améliorant ainsi considérablement la santé des patients. Dans l’industrie aérospatiale, la compréhension et la prévention des fractures des matériaux peuvent conduire à des structures plus robustes et plus fiables, réduisant ainsi les risques associés aux voyages dans l’espace et dans l’air.

« Les résultats de cette recherche ouvrent non seulement la voie à de futures études visant à développer des matériaux aux propriétés mécaniques inédites, mais ont également un impact positif sur l’environnement en réduisant la nécessité de remplacements fréquents de produits et en diminuant les déchets. Cela peut contribuer à une production plus durable et à une utilisation plus efficace des ressources naturelles », conclut Davide Riccobelli du Département de mathématiques du Politecnico di Milano.

L’étude a été menée par une équipe internationale de chercheurs, dirigée au Politecnico di Milano par Riccobelli et Ciarletta, en collaboration avec Sorbonne Université, l’École Polytechnique et l’ESPCI à Paris, démontrant que les collaborations internationales continuent de jouer un rôle crucial pour repousser les limites de la science des matériaux.