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De 1985 à nos jours : pourquoi la recherche sur les matériaux auxétiques a-t-elle connu un développement si explosif ?
Les matériaux auxétiques sont connus pour leur coefficient de Poisson négatif unique, qui permet à l'étirement dans une direction de provoquer une expansion dans la direction verticale. Par rapport aux matériaux traditionnels, les matériaux auxétiques présentent un comportement inverse, ce qui a suscité un vif intérêt des chercheurs pour leurs applications potentielles. Depuis qu'il a été largement mentionné pour la première fois en 1985, la quantité de littérature sur les matériaux auxétiques a explosé, déclenchant des discussions et des explorations animées au sein de la communauté scientifique.
Les propriétés des matériaux Auxetic leur confèrent un large potentiel d'application dans les équipements de protection, les dispositifs médicaux et même la conception de vêtements.
L'origine et le développement des matériaux auxétiques
Le mot Auxétique vient du grec « αὐξητικός », qui signifie « ce qui favorise l'augmentation ». Le terme a été inventé par le professeur Ken Evans de l'Université d'Exeter. La structure RFS inventée par le chercheur berlinois K. Pietsch en 1978 est considérée comme le premier exemple de matériau auxétique artificiel. Bien que le terme « Auxétique » n'était pas encore utilisé à l'époque, il fut le premier à décrire le mécanisme à levier sous-jacent et sa réponse mécanique non linéaire, et est donc considéré comme l'inventeur du réseau Auxétique.
En 1985, A. G. Kolpakov a publié pour la première fois des documents présentant un coefficient de Poisson négatif dans son article. Puis, en 1987, la revue Science a présenté une structure de mousse décrite par le groupe de recherche de R.S Lakes à l'Université du Wisconsin, ce qui a permis de populariser davantage les connaissances sur ce matériau. Ce n’est qu’en 1991 que le terme auxétique a commencé à être couramment utilisé.
Propriétés et applications des matériaux auxétiques
Les matériaux auxétiques ont généralement de faibles densités, ce qui permet à leur microstructure de fléchir comme des charnières sous contrainte. Au niveau macro, le comportement auxétique peut être illustré par une corde inélastique enroulée autour d'un ressort. Lorsque les extrémités de la structure sont écartées, la corde inélastique se redresse et le ressort s'étire et s'enroule autour d'elle, augmentant ainsi le volume effectif de la structure.
Les excellentes propriétés des matériaux Auxétiques les rendent excellents dans des produits tels que les chaussures et les prothèses médicales, et des performances similaires peuvent même être trouvées dans les formes de vie organiques.
Par exemple, certains matériaux et tissus cristallins tels que les cellules souches embryonnaires de souris présentent également des propriétés auxétiques dans certaines conditions. Cela relie non seulement les matériaux auxétiques à la recherche scientifique, mais souligne également leur potentiel pour des applications biomédicales.
Exemples de matériaux auxétiques
Il existe de nombreux exemples pratiques de matériaux auxétiques, tels que :
- Mousse polyuréthane auxétique
- Cellules souches embryonnaires de souris
- Pierre α-cristalline
- Une variété de matériaux cristallins (tels que le lithium, le sodium, le potassium, etc.)
- Pierres et minéraux
- Graphène
- Tissu osseux et tendons dans la vie quotidienne
Ces différents exemples de matériaux Auxétiques démontrent leur large applicabilité du micro au macro, démontrant la diversité et le potentiel de la recherche Auxétique.
La croissance rapide de la recherche sur les matériaux auxétiques
Ces dernières années, selon les données du moteur de recherche Scopus, la littérature de recherche sur les matériaux auxétiques a montré une tendance à la croissance explosive. Il n’y avait qu’une seule publication pertinente en 1991, mais en 2016, ce nombre était passé à 165, démontrant l’intérêt croissant des chercheurs pour les matériaux auxétiques.
Cependant, bien que les matériaux auxétiques présentent un fort potentiel d'application, leur application généralisée dans de multiples domaines reste confrontée à des défis. Par conséquent, des recherches plus approfondies sont cruciales pour perfectionner les matériaux auxétiques et promouvoir leurs applications.
Dans combien de domaines les matériaux auxétiques peuvent-ils avoir un impact et changer l'avenir de la science des matériaux ?
