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Ce nouveau matériau propose une dilatation thermique nulle à plus de 1000°C

Vue d'artiste de la surface de Vénus. Crédits : Agence spatiale européenne

Une équipe de chercheurs annonce avoir développé ce qui pourrait être le matériau le plus stable jamais créé sur le plan thermique. Ce dernier serait en effet capable de supporter des températures allant jusqu’à 1126 °C sans essuyer la moindre dilatation.

Qu’est-ce que la dilatation thermique ?

La dilatation thermique est l’expansion du volume d’un corps entraînée par l’augmentation de sa température. Concrètement, plus les températures grimpent, plus les particules contenues à l’intérieur d’un corps ou d’une substance s’agitent. Et plus le mouvement de ces particules augmente, plus la température est élevée. En conséquence, les particules tendent alors à occuper un plus grand espace en raison de l’amplification de leurs mouvements. Il en résulte une augmentation de volume du corps concerné, souvent imperceptible, mais bien présente.

Les matériaux à expansion nulle sont utilisés pour les instruments de haute précision, les mécanismes de contrôle, les composants aérospatiaux et autres implants médicaux. Bref, autant d’environnements au sein desquels il est important de « rester stable » (à faible dilatation thermique)  à des températures variables.

L’Invar, un alliage de fer (64 %) et de nickel (36 %), est par exemple connu pour son coefficient de dilatation très faible.

Un nouveau matériau incroyablement stable

Des chercheurs de l’Université de Nouvelle-Galles du Sud ont récemment développé un nouveau matériau qui ne se dilate ni ne se contracte sur une plage de températures extrêmement large : entre -269 à 1126 °C. Autrement dit, dans ces plages de températures, ce nouveau matériau ne change pas de volume.

Composé de scandium, d’aluminium, de tungstène et d’oxygène, c’est probablement le matériau le plus stable thermiquement jamais créé. Son nom est : Sc 1,5 Al 0,5 W 3 O 12. (en attendant plus accrocheur).

« Nous menions des expériences avec ces matériaux en association avec nos recherches sur les batteries, à des fins indépendantes, et nous sommes fortuitement tombés sur la propriété singulière de cette composition particulière« , explique Neeraj Sharma, principal auteur de ces travaux.

Un mécanisme encore « secret »

Les chercheurs, qui publient leurs travaux dans Chemistry of Materials, ont souligné quelques changements infimes des liaisons, de la position des atomes d’oxygène et des rotations des arrangements atomiques. Ces changements pourraient d’après eux justement permettre au matériau d’absorber les changements de température.

« À ce stade, il n’est pas clair si un ou tous ces facteurs contributifs sont responsables de la stabilité sur une plage de températures. Nous enquêtons davantage pour essayer d’isoler le mécanisme« , poursuit Neeraj Sharma.

En raison de la synthèse relativement simple des matériaux et de la bonne disponibilité des « ingrédients », les chercheurs soulignent également qu’une fabrication à grande échelle serait possible. « Le scandium est plus rare et plus coûteux, mais nous expérimentons avec d’autres éléments qui pourraient être substitués et la stabilité conservée« , a déclaré Sharma.