Plus un matériau est petit, plus il est résistant : pourquoi les nanoparticules sont mille fois plus résistantes que le même métal à notre échelle

Plus un matériau est petit, plus il est résistant : pourquoi les nanoparticules sont mille fois plus résistantes que le même métal à notre échelle

Chaque matériau a un seuil de résistance mécanique maximal qui lui est propre. Au-delà d’une certaine pression, il va se déformer. De manière surprenante, ces seuils changent radicalement lorsque l’on passe de notre échelle macroscopique à des tailles nanométriques. Comment expliquer, physiquement, ce changement ? Chaque matériau a un seuil de résistance mécanique maximal qui lui est propre. Au-delà d’une certaine pression, il va se déformer. De manière surprenante, ces seuils changent radicalement lorsque l’on passe de notre échelle macroscopique à des tailles nanométriques. Comment expliquer, physiquement, ce changement ? Comme le dit le dicton, « tout ce qui est petit est mignon ». Mais il est plus rare d’entendre dire que ce qui est plus petit est plus costaud. Et pourtant c’est ce qu’il semble se passer pour de nombreux matériaux si on diminue leurs dimensions jusqu’à quelques dizaines de nanomètres (un milliardième de mètre). Des expériences et des simulations numériques montrent en effet que la résistance mécanique peut augmenter d’un facteur mille à ces échelles. Comment cela est-il possible ? Revenons tout d’abord aux bases. Si on compresse un matériau, il se déforme généralement avec une amplitude faible et de manière élastique, c’est-à-dire réversible. Toutefois, au-delà d’un certain niveau de contrainte mécanique exercée, la déformation devient plastique donc irréve.