Le verre est un matériau reconnu pour ses propriétés mécaniques et optiques, sa dureté et sa durabilité. Il a cependant un défaut : il est fragile. Pour surmonter ce défaut, une équipe de chercheurs de l'Université canadienne Mc Gill a conçu un verre très résistant, en s’inspirant de la microstructure de la nacre, un matériau naturel aussi réputé pour sa solidité que pour sa beauté.
Les propriétés exceptionnelles de la nacre proviennent autant de sa composition chimique que de sa microstructure. Lorsqu’on l’observe au microscope électronique, on constate que la nacre est constituée à plus de 95 % d’un empilement de plaques d’aragonite de formule chimique CaCO3.
Pourtant, l’aragonite n’est pas réputée pour être un matériau particulièrement résistant : avec une dureté de quatre sur l’échelle de Mohs, c’est un matériau qui se raye facilement à l’aide d’un simple couteau. En réalité, la nacre est un matériau beaucoup plus complexe. Ainsi, le secret de la nacre vient de ses conditions de production : un procédé naturel de polymérisation de molécules organiques et minérales qui permet d’obtenir un matériau avec une résistance propre 10 fois supérieure à celle de l’aragonite.
Si la nacre est aussi solide, c’est grâce à un empilement de plaques hexagonales de CaCO3, soudées entre elles par une substance organique à base de protéines. Lorsque la nacre subit un choc, ces plaques glissent les unes sur les autres en suivant la déformation du polymère, ce qui permet de dissiper l’énergie de l’impact.
Ces propriétés sont connues depuis longtemps et leur exploitation intéresse de nombreuses équipes de chercheurs dans le monde. L’équipe du professeur François Barthelat, de l’Université McGill au Canada, a ainsi créé un nouveau type de verre feuilleté en gravant des motifs au laser sur de fines feuilles de verre. En cas de choc, ces feuilles se brisent en hexagones microscopiques en suivant les motifs gravés.
Lorsqu’il subit un impact, un verre feuilleté classique absorbe une partie des chocs, mais peut être brisé. Ce nouveau type de verre réagit différemment. Les dommages restent extrêmement localisés et il n’y a quasiment pas de propagation de l’énergie du choc : le verre se déforme et renvoie l’énergie, car ce verre est très flexible.
Malheureusement, cette caractéristique le rend, pour le moment, inutilisable pour la fabrication de vitrages de fenêtres, bien qu’il soit deux à trois fois plus résistant qu’un verre trempé. Ce nouveau type de verre peut cependant d’ores et déjà trouver de nombreuses applications, notamment pour la fabrication d'écrans de tablettes ou smartphones, qui pourraient ainsi devenir au moins deux fois plus résistants.
Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash
