Une méthode plus simple pour déterminer la raideur d’un nanomatériau

 

La raideur [1] est l’une des propriétés fondamentales d’un matériau. En effet, elle reflète l’intensité des liaisons chimiques à l’intérieur de celui-ci. La raideur d’un matériau composite formé de deux matériaux peut être déterminée selon la règle des mélanges, en additionnant leurs raideurs rapportée à leurs proportions respectives dans le composé final.

« Cette règle est connue depuis longtemps et est habituellement utilisée pour des échelles de longueur supérieure à 100 nanomètres », rappelle Moritz to Baben, doctorant au sein de la Chaire de chimie des matériaux à l’Université technique d’Aix-la-Chapelle (RWTH, Rhénanie-du-Nord-Westphalie), sous la direction de Jochen M. Schneider. En-dessous de 100 nanomètres, des calculs ou des expériences coûteuses prenaient jusqu’alors le relais. « Avec l’aide de calculs de mécanique quantique, il est possible d’obtenir la rigidité de nouveaux matériaux conçus sur ordinateur. Le temps de calcul augmente de manière démesurée avec le nombre d’atomes : si on multiplie le nombre d’atomes par deux, le temps de calcul est multiplié par 8 », affirme Moritz to Baben.

Dans ce contexte, Moritz to Baben a prouvé la validité de la règle des mélanges pour des échelles de matériaux inférieures à 100 nanomètres, permettant d’économiser 99% du temps de calcul par rapport aux anciens procédés [2]. « Cela signifie que la règle des mélanges est utilisable à l’échelle moléculaire, pour des longueurs de l’ordre de 0,1 nanomètre ». Ce nouveau résultat facilite le calcul de la rigidité d’un nanomatériau lorsque celui-ci comprend un grand nombre d’atomes et, par conséquent, l’élaboration de matériaux multifonctionnels présentant des propriétés sur mesure.

 

Pour en savoir plus, contacts :

– [1] Voir l’article de wikipedia consacré à la raideur en mécanique : http://fr.wikipedia.org/wiki/Raideur_%28m%C3%A9canique%29
– [2] La découverte a fait l’objet d’une publication dans la revue « Science » : http://www.nature.com/nature/journal/v477/n7366/full/477513a.html
– Dipl.-Ing. Moritz to Baben, Chaire de chimie des matériaux de l’Université technique d’Aix-la-Chapelle – tél. : +49(0)241/80-25887 – email : to_baben@mch.rwth-aachen.de

 

Sources :

« Wie elastisch ist Nanomaterial? », dépêche idw, communiqué de presse de l’Université technique d’Aix-la-Chapelle

 

Rédacteurs :

Lucas Ansart, lucas.ansart@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr