Le nouveau 'Nanocardboard' lévitant et courbé pourrait fabriquer des voiles de lumière et des microrobots

Un nouveau matériau mis au point par des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie est suffisamment léger pour reposer sur une feuille sans la plier, mais il est peut-être assez solide pour aider à propulser des satellites jusqu'aux confins de l’espace. Oh, et ça lévite aussi.

Et tout ce nouveau matériel ne pourrait pas non plus être utile. En fait, le transport de voitures, la destruction de cellules cancéreuses, les opérations de sauvetage et les robots minuscules du futur pourraient en fait être fabriqués à partir de ce carton futuriste.

Ou plus précisément, les micro-robots du futur pourraient être construits en utilisant un «nanocartboard» en oxyde d’aluminium pesant moins d’un millième de gramme et suffisamment résistant pour se plier sans se casser. C’est un excellent isolant thermique, ce qui signifie qu’il peut probablement résister aux températures extrêmes.

La clé de ce nouveau matériau fascinant réside dans sa forme en sandwich, qui, d'après les chercheurs, le rendrait environ 10 000 fois plus solide que le matériau s'il était complètement solide. L’équipe a publié ses conclusions dans le dernier numéro de Nature Communications.

«Si vous appliquez suffisamment de force, vous pouvez plier le carton ondulé brusquement, mais il va se casser. vous allez créer un pli qui s’affaiblira de manière permanente », explique Igor Bargatin, professeur de génie mécanique à Penn, qui a dirigé l’étude. «C’est la chose surprenante à propos de notre nanocart; quand vous le pliez, il se remet comme si de rien n'était. Cela n'a pas de précédent à l'échelle macroscopique."

Les chercheurs ont expliqué que, du fait de sa solidité et de sa légèreté, leur nanocart pourrait présenter de nombreuses applications, de la plus petite à la plus petite, par exemple en fournissant un matériau pour les ailes de micro-robots grouillants ressemblant à des oiseaux, à des applications beaucoup plus grandes en aérospatiale, par exemple en développant des voiles légères.

Les voiles légères sont une possibilité pour permettre aux humains de mieux explorer les régions les plus éloignées de l'espace lointain sans avoir à se soucier des contraintes énergétiques. Celles-ci ressemblent fondamentalement aux voiles des bateaux à moteur, mais au lieu de propulser des navires à la mer par le vent, elles propulseraient des vaisseaux spatiaux ou des satellites en capturant les minuscules particules lumineuses émises par le soleil.

«Une autre application potentielle est la voile de lumière Starshot, qui devrait parcourir jusqu'à 20% de la vitesse de la lumière pour atteindre Proxima Centauri b dans quelques décennies», écrivent les auteurs. «Parmi les exigences de matériaux critiques, on trouve une masse volumique inférieure à 0,1 gm-2 (correspondant à une épaisseur de voile de 100 nm environ), la capacité de supporter des températures élevées et une rigidité en flexion suffisante pour contrôler la forme (et donc la direction de propulsion).)."

Les chercheurs ont également présenté d'autres applications, notamment l'isolation thermique et la conversion d'énergie. Le fait que le matériau puisse léviter lorsque vous le chauffez peut également s'avérer utile, même si les chercheurs ne semblent pas encore tout à fait sûr comment. Ensuite, ils prévoient d’étudier plus en détail lequel des nombreux cas d’utilisation possibles de cette nouvelle carte nanométrique est le plus prometteur.