Des métaux jusqu’à quatre fois plus durs que leurs homologues à l’état naturel. C’est ce qu’une équipe de chercheurs de l’Université de Brown, aux Etats-Unis, est parvenue à obtenir en partant de nanoparticules. Leurs travaux ont fait l’objet d’une publication dans la revue Chem. Cette technique pourrait être utilisée pour obtenir des alliages métalliques amorphes dotés d’excellentes propriétés mécaniques.
Réduire la taille de structure cristalline
Pour durcir les métaux, la métallurgie a développé de multiples procédés mécaniques, comme le martelage ou encore le laminage qui modifient leur structure interne. Le principe de ces procédés consiste à briser les micro-domaines cristallins - ou clusters - qui forment le matériau massif pour en faire d'encore plus petits grains. La réduction de taille des grains va de pair avec le durcissement du matériau.
Cependant, ces techniques mécaniques ont leurs limites car il est très difficile de contrôler la taille des grains. Cela restreint les propriétés mécaniques ainsi obtenues.
Un traitement chimique
L’équipe de l’Université Brown a mis au point un procédé en quelque sorte inverse du martelage puisqu'il s'agit de partir de nanoparticules de métal que l'on fusionne entre elles par pression mécanique. Ce qui permet d'obtenir des tailles de grains uniformes et aux dimensions choisies.
La difficulté vient de ce que les nanoparticules métalliques sont généralement recouvertes de molécules organiques appelées ligands. Celles-ci préviennent la formation de liaisons entre les différentes nanoparticules lorsqu'elles sont agglomérées. Les chercheurs ont mis au point un traitement chimique pour éliminer ces ligands.
Vers des alliages métalliques amorphes
Pour démontrer la faisabilité de leur procédé, les chercheurs ont fabriqués des « pièces » d’environ un centimètre de diamètre avec divers métaux comme l’or, l’argent ou encore le palladium. Soumis à des tests, ces pièces étaient jusqu’à quatre fois plus durs que les structures métalliques naturelles.
Les chercheurs envisagent d’utiliser leur procédé pour fabriquer des alliages métalliques amorphes. Surnommés « verre métalliques », ces métaux ne possèdent la structure cristalline des métaux classiques. Ils peuvent être plus facilement mis en œuvre et possèdent des propriétés très intéressantes.
