Une équipe de recherche de Polytechnique Montréal a imprimé un filet capable d’absorber 96 % de l’énergie d’un choc sans rompre. Cette production inspirée des toiles d’araignée a été réalisée en polycarbonate grâce à un système de fabrication additive utilisant le procédé d’impression 3D FDM ou FFF (par dépôt de matière fondue). Ces caractéristiques de déformation étaient nécessaires à la création de ce filet pratiquement incassable.
Une solidité inspirée par les toiles d’araignée
« Si une toile d’araignée est capable de résister à l’impact d’un insecte qui s’écrase sur elle, c’est parce qu’elle a la capacité de se déformer grâce à des liens sacrificiels au niveau moléculaire, à l’intérieur même des protéines de la soie. Nous nous sommes inspirés de cette stratégie dans notre approche », a expliqué le professeur Gosselin. L'équipe de recherche a donc imprimé une première série de lignes en polycarbonate de moins de 2 mm d’épaisseur. L’opération a été réitérée perpendiculairement à la première série de lignes imprimée pour créer cette toile d’araignée. Cette caractéristique élastique vient de la série de boucles qui orne chaque ligne. « Une fois solidifiées, ces boucles se transforment en liens sacrificiels et confèrent une force additionnelle à la fibre. Lorsqu’il y a un choc, elles encaissent l’énergie et se brisent pour préserver l’intégrité de la fibre, un peu comme le font les protéines de la soie », a précisé l’enseignant-chercheur. Grâce à la combinaison des caractéristiques techniques du polycarbonate et de la structure des liens sacrificiels réalisés grâce à l’impression 3D, cette toile est capable d’absorber 96 % de l’énergie cinétique produite par le choc.
Quelles applications pour de cette découverte ?
Le polycarbonate possède également comme caractéristique principale d’être transparent. Une fois traité, les impressions 3D en polycarbonate sont aussi transparente que le verre. L'auteur de l’expérience a donc imaginé ce que donnerait leur toile dans un écran protecteur. Il a donc encastré des séries de toiles dans des plaquettes en résine transparente et a étudié leur comportement à l’impact. Non seulement les plaquettes plastiques ont dissipé jusqu’à 96 % de l’impact, mais elles se sont plutôt déformées localement au lieu de se fissurer, préservant ainsi l’intégrité de la plaquette. L’équipe du professeur Gosselin estime donc que cette découverte pourrait donner vie à de nouvelles vitres pare-balle, de nouveaux écrans de protection pour Smartphones ou encore comme enveloppe protectrice pour les moteurs d’avion. Les possibilités d’applications sont infinies.
