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Une mousse métallique ressemblant à un os présente des propriétés curatives semblables à celles du carcajou

Une mousse métallique ressemblant à un os présente des propriétés curatives semblables à celles du carcajou

Les ingénieurs de Penn ont développé un métal «auto-cicatrisant». Bien que nous ne soyons pas sur le point de voir l'auto-régénération aussi impressionnante que le carcajou de Marvel, les résultats pourraient signaler un grand pas en avant dans le domaine du génie mécanique.

Les ingénieurs appellent leur technique «guérison» car elle montre de réelles similitudes avec le processus de guérison des os - notre corps reçoit l'énergie d'une source externe, c'est-à-dire la nourriture.

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Métal "guérissant"

En règle générale, le processus de réparation du métal consiste à le faire fondre avec des torches de soudage pouvant atteindre 6300 ° F. Le nouveau procédé, réalisé par deux ingénieurs de Penn, permet de «cicatriser» le métal à température ambiante.

L'étude, menée par James Pikul, professeur adjoint au Département de génie mécanique et mécanique appliquée et Zakaria Hsain, étudiant diplômé de son laboratoire, a été publiée dans la revueMatériaux fonctionnels avancés.

Dans certains cas, faire fondre du métal pour le réparer n'est pas une option viable. Par exemple, la fusion compromet la structure interne complexe des mousses métalliques - des métaux constitués de poches d'air internes.

Tout en cherchant des moyens de réparer ces types de métaux, Pikul et Hsain se sont inspirés des matériaux «auto-cicatrisants» existants. Ceux-ci sont généralement fabriqués à partir de polymères et de plastiques relativement mous.

«La manière dont les gens s'autocicatrisent aujourd'hui est d'imprégner ces polymères avec différents produits chimiques qui, lorsque ce polymère est rompu, sont libérés et se mélangent comme un époxy, en recollant le matériau ensemble», a déclaré Pikul dans un communiqué de presse de Penn Engineering.

«Cette approche fonctionne pour les polymères, car les polymères peuvent s'écouler et sont relativement faciles à remodeler à température ambiante, mais cela signifie qu'ils ont une résistance limitée en conséquence.»

Afin de guérir les mousses métalliques, Pikul et Hsain ont commencé par trouver un moyen pour eux de «sentir» où ils avaient été endommagés.

Plutôt que d'encapsuler des produits chimiques supplémentaires utilisés dans la réparation, les chercheurs ont réalisé qu'il était possible d'utiliser la rupture d'une couche de polymère comme une sorte de signal chimique.

Les deux chercheurs ont utilisé un dépôt chimique en phase vapeur pour donner à chaque entretoise d'une mousse de nickel une couche uniforme de Parylène D. Le Parylène D est un polymère extensible chimiquement inerte. La tolérance aux dommages du matériau est légèrement inférieure à celle du nickel, ce qui signifie qu'il se brise en premier lorsque l'échantillon est endommagé, révélant le métal sous le revêtement.

En utilisant cela comme signal, les chercheurs ont ensuite pu utiliser la galvanoplastie pour construire de nouvelles entretoises en nickel uniquement sur le nickel exposé, le cas échéant.

«Contrairement aux polymères, les métaux ne coulent pas à température ambiante», dit Pikul. «Ce qui est bien avec l'électrochimie, c'est que les ions métalliques peuvent facilement se déplacer dans l'électrolyte liquide. Nous utilisons ensuite l'électrochimie pour convertir les ions en métal solide. Le polymère agit comme un masque de lithographie et ne permet aux ions de se transformer en métal que là où la mousse métallique a été cassée. "

L'équipe a réussi à guérir trois types de dommages dans leurs expériences sur des échantillons à l'échelle du centimètre de leur mousse de nickel recouverte de polymère. Ceux-ci comprenaient des échantillons avec des fissures, des échantillons qui avaient été séparés et des échantillons qui avaient été coupés en deux morceaux.

Imiter l'auto-guérison dans le corps

On ne peut pas dire que cette méthode montre vraiment une auto-régénération; après tout, il nécessite une source d'alimentation externe ainsi que des matières premières. Cependant, Pikul affirme que le processus est conforme à la manière dont l'auto-guérison se produit dans le corps humain.

«Je pense que la plupart des gens diraient que l'os est un matériau auto-cicatrisant», explique Pikul, «et je pense qu'en pratique, notre matériau est très similaire à l'os. L'os n'est pas non plus entièrement autonome; il a besoin d'une source d'énergie et de nutriments pour guérir, qui proviennent tous deux de la nourriture. Dans notre système, ceux-ci fonctionnent de la même manière que le bain de tension et de galvanoplastie. »

Selon la publication de Penn Engineering, Pikul espère que les similitudes avec la guérison biologique se développeront à mesure que la recherche se poursuivra.

Nous ne verrons peut-être pas de sitôt des capacités similaires à celles des X-Men, mais la méthode est très prometteuse dans la réparation d'objets tels que les portes de voiture, les bras robotiques et même les composants de la station spatiale.


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