Des ingénieurs de l’université du Wisconsin-Madison ont dévoilé un nouveau type de blindage ultra-léger, possédant une composition chimique unique lui permettant de surpasser le Kevlar et l’acier.
Des cylindres de carbone d’un atome d’épaisseur
Le poids constitue une considération essentielle pour les scientifiques qui repoussent les limites des matériaux pare-balles, imaginant des armures assurant la sécurité du porteur tout en améliorant sa mobilité. Ces dernières années, différentes recherches ont démontré le potentiel des matériaux nanofibreux pour le blindage, possédant une résistance et une rigidité exceptionnelles par rapport à leurs équivalents macroscopiques et se révélant également bien plus légers.
Pour cette nouvelle étude parue dans la revue ACS Nano, les chercheurs américains ont synthétisé et incorporé une petite quantité de nanofibres de Kevlar dans des « tapis » composés de minuscules cylindres de carbone d’un atome d’épaisseur. Ce qui s’est traduit par la formation de liaisons hydrogène.
« Les liaisons hydrogène sont des liaisons dynamiques, pouvant se rompre et se reformer en permanence, ce qui leur permet de dissiper une grande quantité d’énergie », explique Ramathasan Thevamaran, auteur principal de l’étude. « En modifiant les interactions interfaciales dans nos tapis via l’ajout de nanofibres de Kevlar, nous avons pu obtenir une amélioration de près de 100 % des performances de dissipation d’énergie à certaines vitesses d’impact supersoniques. »
Un meilleur blindage pour les gilets pare-balles et les engins spatiaux
L’équipe a utilisé de puissants lasers afin de propulser des micro-projectiles à des vitesses variables (de 100 mètres à plus d’un kilomètre par seconde) sur des échantillons de son nouveau matériau nanofibreux.
Ces expériences ont montré qu’il était largement plus efficace que la fibre Kevlar classique et les plaques d’acier, jetant ainsi les bases de matériaux de blindage ultra-légers très performants, qui pourraient notamment trouver des applications dans le domaine militaire et l’aérospatiale.
« Nos tapis de nanofibres présentent des propriétés protectrices surpassant de loin celles des autres systèmes de matériaux pour un poids beaucoup plus faible », souligne Thevamaran. « Leur incorporation dans les gilets pare-balles et les engins spatiaux leur permettrait [respectivement] de mieux absorber les impacts à grande vitesse de projectiles et de débris. »
