Des matériaux intelligents

Des bruits gênants apparaissent souvent pendant le fonctionnement d'un scanner, par exemple. Ces bruits sont dus à des vibrations.
Dans les voitures, les trains et les avions, ces vibrations peuvent également générer un véritable fond sonore. Plus un matériau est léger, plus il vibre violemment et plus il fait du bruit.

Heureusement, les matériaux intelligents peuvent résoudre le problème : ils sont simultanément capteurs et actionneurs, c'est-à-dire qu'ils détectent les vibrations et sont capables de s'y opposer automatiquement.

Une branche relativement récente de la recherche, baptisée "adaptronique", élabore des matériaux qui s'adaptent automatiquement.

Au centre de ce système figurent des fibres piézoélectriques. Plus fines qu'un cheveu, elles sont capables de détecter des contraintes mécaniques et de les transformer en des signaux électriques. Inversement, si on leur applique une charge électrique, les fibres s'allongent ou se rétractent.

Ces fibres high-tech sont fabriquées à l'Institut Fraunhofer de recherche sur les silicates. Les chercheurs utilisent pour cela un procédé spécial : des matières premières solides et liquides sont transformées en un granulé au terme de plusieurs étapes de travail.
Ce matériau est ensuite roulé comme des fibres de laine sur un métier à filer.
Ces fibres doivent être d'une extrême finesse, pour qu'on puisse les intégrer à d'autres matériaux sans en modifier les propriétés. Et elles doivent également porter des électrodes qui permettront de les commander.

Les longs fils sont coupés en fibres de même longueur, puis séchés. Pour obtenir des modules intégrables, les fibres sont mises en contact avec des électrodes. Pour cela, on utilise des adhésifs qui conduisent l'électricité.

Dieter Sporn : "Voici un tube fabriqué dans un matériau polymère. Nous avons incorporé dans ce matériau des fibres piézoélectriques qui servent de capteurs. Suivant la manière dont je sollicite ce matériau, si je le tords, si je le comprime, si je le plie ou si je frappe légèrement ici - à chaque fois, des signaux différents sont produits. Plus je me rapproche du capteur, plus les signaux sont intenses. L'analyse de ces signaux renseigne ensuite l'ingénieur sur la sollicitation mécanique qu'a subie le matériau."

La nature donne l'exemple : les oiseaux adaptent la forme de leurs ailes aux courants d'air.

C'est précisément ce que les matériaux adaptatifs doivent permettre de réaliser avec les ailes des avions, qui sont pour l'instant totalement rigides. Ces ailes mobiles et sensibles changeraient de forme en fonction de la résistance de l'air.

Cela permettrait d'économiser du carburant et les avions pourraient couvrir des distances plus longues sans escale. Tout en réduisant le bruit enduré par les passagers...