Des chercheurs américains ont réussi à créer un nouveau matériau composé de couches en deux dimensions entrelacées, avec plus de 100 000 milliards de liaisons mécaniques au cm². Il pourrait permettre la création de gilets pare-balles et autres armures bien plus résistants.
L'un des matériaux les plus connus pour la fabrication des gilets pare-balles est le KevlarKevlar. Il est composé d'un polymèrepolymère thermoplastiquethermoplastique dont la force provient des liaisons chimiquesliaisons chimiques entre les atomesatomes d'hydrogènehydrogène et les chaînes polymères. Le Kevlar est notamment capable de résister à des projectiles et de transférer l'énergieénergie à travers sa structure pour limiter l'impact sur le porteur.
Toutefois, le Kevlar a un certain nombre de défauts, comme sa sensibilité aux rayons UVUV et à l'humidité, et une faible tenue à la compression. Dans un article publié dans la revue Science, des chercheurs des universités Northwestern, Duke et de Cornell aux États-Unis ont mis au point un nouveau matériaumatériau doté d'une structure en deux dimensions qui utilise des liaisons physiquesphysiques plutôt que chimiques.
100 000 milliards de liaisons physiques par centimètre carré
Ce nouveau matériau est composé de monomèresmonomères (des moléculesmolécules utilisées pour former des polymères) en forme de X organisés dans une structure cristalline. Les chercheurs ont fait réagir ces cristaux avec une autre molécule pour créer des liaisons entre les molécules au sein du cristal. Le résultat est une suite de couches de feuilles de polymères en deux dimensions. Au sein des feuilles, les extrémités des monomères en forme de X sont liées entre elles, puis d'autres monomères passent à travers les intervalles, créant des couches entrelacées.
Le matériau comporte ainsi 100 000 milliards de liaisons mécaniques par centimètre carré, un record. Les chercheurs le comparent à une cotte de mailles, à la fois flexible et très difficile à déchirer. Ils ont créé un matériau compositematériau composite avec 97,5 % d'Ultem, ou polyétherimide (PEI), de la même famille que le Kevlar, et seulement 2,5 % de ce nouveau polymère 2D. Cela a suffi à augmenter considérablement la résistancerésistance et la durabilitédurabilité du matériau.
D'autres polymères contenant des liaisons mécaniques se sont révélés difficiles à produire. Ce n'est pas le cas ici, les chercheurs ont déjà pu fabriquer plus d'un demi-kilogrammekilogramme de ce nouveau polymère et pensent qu'il sera possible de le produire à grande échelle. Ils espèrent qu'il pourra être utilisé dans des gilets pare-balles et autres armures anti-projectiles.