Concevoir des nanocomposites plus durables en s'appuyant sur les connaissances
Les nanomatériaux disposent d'un rapport surface/volume très élevé, conduisant à des propriétés uniques et différentes de celles des produits fabriqués classiquement avec les mêmes matériaux de base. L'utilisation de nanocomposites (faits de plusieurs matériaux différents) peut renforcer encore plus les propriétés par leurs interactions. Ces nanocomposites font l'objet d'intenses travaux de recherche et développement, pour servir de base à de nouveaux dispositifs dans quasiment tous les domaines imaginables. L'amélioration de la durabilité et de la résistance est particulièrement intéressante pour les matériaux utilisés dans des conditions extrêmes, avec des charges importantes ou répétées. La formation et la propagation de fissures peuvent être évitées grâce à un contrôle soigneux de la structure à l'échelle micrométrique et nanométrique. Le fait d'intégrer un matériau résistant dans une matrice plus souple renforce la résistance, mais le comportement du matériau sous charge est mal compris. Les scientifiques du projet MAN financé par l'UE sont partis d'un système simple constitué de nanocristaux de carbure de titane (TiC) dans une matrice de carbone amorphe, pour étudier en détail ce comportement via l'association d'études expérimentales et théoriques. Ils ont conduit des simulations de dynamique moléculaire des déformations, pour élucider les comportements résultant de la formation de fissures et de leur propagation suite à des contraintes. Ils ont tenu compte de la direction des contraintes et de l'orientation de la fissure dans le contexte des limites des matériaux. Les scientifiques du projet ont démontré que la propagation des fissures dans le carbone amorphe, plus fragile, est arrêtée par la présence du carbure de titane. La poursuite des travaux devrait conduire à optimiser le rapport des phases et la forme des grains afin d'obtenir une résistance maximale aux fissures. Les résultats du projet MAN peuvent s'appliquer à tous les domaines où la durabilité est importante, comme les utilisations dans des environnements difficiles, lorsque les matériaux sont soumis à des contraintes élevées ou à des cycles répétés de charge.
