Des chercheurs de l’Université d’Amsterdam et de Tata Steel Nederland ont conçu une zone de déformation innovante en métamatériaux. Ces matériaux absorbent mieux l’énergie des chocs grâce à une structure unique. Une avancée qui pourrait révolutionner la sécurité automobile, en particulier pour protéger les batteries des véhicules électriques.
Les zones de déformation jouent un rôle crucial dans la sécurité automobile. Lors d’une collision, elles absorbent l’énergie du choc pour protéger les passagers. Habituellement fabriquées en métaux classiques, elles ont désormais une alternative innovante. Des chercheurs de l’Université d’Amsterdam, en partenariat avec Tata Steel Nederland, ont développé des zones de déformation à base de métamatériaux. Cette innovation promet de meilleures performances en cas d’accident.
Les résultats ont été publiés en octobre dans le journal scientifique Nature. Wenfeng Liu, doctorant et premier auteur de l’étude, a travaillé sur cette avancée technologique aux côtés de l’équipe de recherche dirigée par le physicien Corentin Coulais.
Qu’est-ce qu’un métamatériau ?
Un métamatériau est un matériau conçu par l’Homme qui n’existe pas dans la nature. Grâce à une structure interne spécifique, il peut présenter des propriétés uniques. Dans ce cas précis, les chercheurs ont utilisé du métal, retirant de petites portions de manière régulière pour créer une structure répétitive. Cette géométrie particulière permet au matériau de mieux absorber les chocs.
Les premières versions de ces structures ont été créées à l’aide d’une imprimante 3D. Par la suite, des techniques de fabrication plus traditionnelles ont été employées pour tester la faisabilité industrielle du concept.
La combinaison de la rigidité et de la flexibilité
Le métamatériau combine deux propriétés essentielles : la rigidité et la flexibilité. Cette combinaison permet d’absorber les chocs de manière progressive. Contrairement aux structures classiques qui cèdent brutalement sous la pression, le métamatériau se déforme couche par couche. Comme l’explique Corentin Coulais : « Une zone de déformation traditionnelle s’effondre d’un coup. Avec notre métamatériau, le processus est graduel : clack, clack, clack. »
Des tests rigoureux pour des résultats probants
Pour vérifier l’efficacité du métamatériau, les chercheurs ont effectué plusieurs tests. Ils ont utilisé une vieille machine hydraulique de l’université et une nouvelle presse surnommée « Smashzilla », capable d’exercer des forces impressionnantes. Des tests ont également été réalisés dans une tour de chute industrielle chez Tata Steel Nederland.
Ces essais ont montré que le métamatériau absorbe les chocs de manière beaucoup plus efficace que les structures traditionnelles. Cela ouvre des perspectives intéressantes pour améliorer la sécurité des véhicules, notamment lors d’un crash.
Protection des batteries des voitures électriques
L’une des applications les plus prometteuses de cette technologie concerne la protection des batteries des véhicules électriques. Les batteries étant sensibles aux chocs et difficiles à éteindre en cas d’incendie, il est essentiel de les protéger efficacement. Bernard Ennis, chercheur chez Tata Steel Nederland, souligne : « L’espace pour intégrer une protection des batteries est limité, mais elle doit pouvoir absorber beaucoup d’énergie en cas de collision. »
Grâce aux métamatériaux, une couche protectrice compacte et efficace peut être développée. Cela pourrait réduire le risque d’incendie et faciliter le travail des équipes de secours.
Un avenir prometteur avec une nouvelle startup
Les chercheurs ont breveté leur invention et ont créé une startup nommée Metamaterial Works. Bernard Ennis en sera le PDG, tout en continuant ses activités chez Tata Steel Nederland. La startup vise à commercialiser cette technologie pour diverses applications, notamment dans l’industrie automobile, l’aéronautique et les structures antisismiques.
Comme l’explique Wenfeng Liu, les métamatériaux pourraient être utilisés à des échelles variées : des voitures aux équipements de précision comme les microscopes.
Améliorations et recherches futures
Les travaux ne s’arrêtent pas là. L’équipe souhaite encore optimiser la structure des métamatériaux pour améliorer leurs performances. De plus, même si l’acier a été principalement utilisé, d’autres matériaux comme le titane ou le nylon pourraient bénéficier de cette technologie. « Le principe fonctionne avec tous les matériaux élasto-plastiques », conclut Coulais.
