De nouveaux matériaux pourraient bientôt permettre aux composants électroniques endommagés, comme dans les engins spatiaux, de se réparer eux-mêmes. Les matériaux récemment développés par les scientifiques peuvent réparer leurs propres dommages mécaniques avec les charges électriques générées par l'impact mécanique sur eux.
Les appareils que nous utilisons quotidiennement tombent souvent en panne à cause de dommages mécaniques, nous obligeant à les réparer ou à les remplacer. Cela diminue la durée de vie de l'équipement et augmente les coûts de maintenance. Dans de nombreux cas, comme dans les engins spatiaux, l'intervention humaine pour la restauration n'est pas possible.
Gardant ces nécessités à l'esprit, des chercheurs de l'Institut indien d'enseignement et de recherche scientifiques (IISER) de Kolkata, en collaboration avec l'IIT Kharagpur, ont développé des cristaux moléculaires piézoélectriques qui se réparent des dommages mécaniques sans aucune intervention externe. Les cristaux piézoélectriques sont une classe de matériaux qui génèrent de l'électricité lorsqu'ils subissent un impact mécanique.
Les molécules piézoélectriques développées par les scientifiques, appelées cristaux organiques de bipyrazole, se recombinent après une fracture mécanique sans aucune intervention extérieure, s'auto-cicatrisant de manière autonome en quelques millisecondes avec une précision cristallographique.
Dans ces solides moléculaires, en raison de la propriété unique de générer des charges électriques lors d'un impact mécanique, les pièces cassées acquièrent des charges électriques au niveau de la jonction de la fissure, conduisant à une attraction par les pièces endommagées et à une réparation autonome précise. Cette recherche soutenue par le Département des sciences et Technologie, GoI via Swarnajayanti Fellowship to CM Reddy et les subventions de recherche du Science and Engineering Research Board (SERB) ont été publiées dans la revue «Science» récemment.
Cette méthodologie a été initialement développée par l'équipe IISER Kolkata dirigée par le professeur C Malla Reddy, récipiendaire de la bourse Swarnajayanti (2015) décernée par le Département des sciences et technologies, GoI. Le professeur Nirmalya Ghosh de l'IISER Kolkata, lauréat du prix GG Stokes de la Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) en polarisation optique 2021, a utilisé un système microscopique de polarisation de pointe conçu sur mesure pour sonder et quantifier le perfection des cristaux organiques piézoélectriques. Ces matériaux avec un arrangement interne parfait de molécules ou d'ions sont appelés « cristaux », qui sont abondants dans la nature.
L'équipe de l'IIT Kharagpur, le professeur Bhanu Bhusan Khatua et le Dr Sumanta Karan ont étudié les performances des nouveaux matériaux pour la fabrication de dispositifs mécaniques de récupération d'énergie. Le matériau peut trouver une application dans les micro-puces haut de gamme, la mécanique de haute précision capteur, actionneurs, micro-robotique, etc. Des recherches plus poussées sur de tels matériaux pourraient éventuellement conduire au développement de gadgets intelligents qui réparent automatiquement les fissures ou les rayures.
