Des conceptions géométriques remontant à 1 000 ans pourraient aider à créer des matériaux futuristes qui pourraient un jour être utilisés pour construire de nouvelles technologies médicales et des satellites avancés. Lors d'une présentation plus tôt cette semaine lors de la réunion de mars de l'American Physical Society, un groupe de scientifiques de l'Université McGill a dévoilé un nouveau type de matériel faisant appel à l'art islamique pour s'étendre de nouvelles manières.
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Pour la plupart des matières, du coton au caoutchouc, les tirer dans une direction les fait se contracter dans une autre, perdant ainsi leur forme initiale. En effet, l’étirement d’un matériau peut altérer sa sous-structure géométrique. Lorsque vous tirez quelque chose qui ressemble à un élastique, cette tension étire le caoutchouc et le rend plus mince. Mais les chercheurs de l'Université McGill, Ahmad Rafsanjani et Damiano Pasini, ont découvert qu'en intégrant certains motifs dans un matériau, celui-ci peut devenir plus large au lieu d'être plus mince lorsqu'il est étiré dans un sens, rapporte Jonathan Webb pour la BBC .
"Dans les matériaux conventionnels, lorsque vous tirez dans une direction, il se contracte dans d'autres directions", a déclaré Rafsandjani dans un exposé. "Mais avec les matériaux 'auxétiques', en raison de leur architecture interne, lorsque vous tirez dans une direction, ils se dilatent dans la direction latérale."
Les matériaux auxiliaires sont un exemple de ce qu'on appelle une «métamatériau» - des matériaux conçus de manière à leur conférer des propriétés qui n'existent pas naturellement dans la nature. Au cours des dernières années, les ingénieurs ont étudié la possibilité de créer des métamatériaux dotés de toutes sortes de propriétés étranges, comme une «métacouche» en couches de silicone pouvant rendre des objets invisibles au radar ou des «capes d’invisibilité» capables de courber le rayonnement électromagnétique tel que la lumière. Les métamatériaux auxétiques ont la capacité de s’étendre dans toutes les directions quand ils sont étirés et de reprendre leur forme plus petite, rapporte Shannon Hall au New Scientist .
Deux motifs trouvés sur les tours funéraires de Karraqan, vieilles de 1 000 ans, en Iran. (Ahmad Rafsandjani et Damiano Pasini / Université McGill) Rafsanjani et Pasini recherchaient des motifs géométriques pouvant aider à créer des métamatériaux élastiques quand ils trouvèrent un ensemble de motifs trouvés sur une paire de tours vieilles de 1 000 ans construites par d'anciennes tombes iraniennes.
"Lorsque vous examinez des motifs islamiques, vous avez une immense bibliothèque de géométries", a déclaré Rafsandjani lors d'une présentation. "Sur les murs de ces deux tours, vous pouvez trouver environ 70 architectures différentes: tessellations et motifs de curlicue."
Les deux chercheurs ont découvert que, lorsqu'ils découpaient deux de ces motifs géométriques en feuilles de caoutchouc à l'aide d'un cutter au laser, les feuilles pouvaient se dilater lorsqu'elles étaient tirées et rétrécir sous l'effet d'une poussée, comme une sphère de Hoberman.
Bien que les dessins soient beaux en eux-mêmes, ils sont uniques en ce qu'ils peuvent tenir les deux formes sans aide. D'autres métamatériaux «bistabiles» ont déjà été décrits, mais comme le rapporte Webb, ils nécessitent principalement des plis complexes, similaires à ceux d'un origami, et beaucoup ont du mal à conserver leur état développé. Rafsandjani dit que ces conceptions pourraient être intégrées à tout, de la conception de nouveaux stents à la tenue de veines ou d'artères ouvertes à de nouveaux types de satellites ou à la mise en place de panneaux solaires.
"Ces conceptions sont plus faciles à fabriquer; tout ce dont vous avez besoin est d'un cutter laser", a déclaré Rafsanjani.
