Mousses Métalliques

Des éponges métalliques étonnantes de légèreté.

C’est de la nature que s’inspire la technique mise au point pour créer les Mousses Métalliques. Il s'agit de matériaux bio-inspirés qui répliquent la structure poreuse des os. Imaginez une éponge entièrement faite de métal. Cette conception unique rend les mousses extrêmement légères, ce qui leur permet de flotter sur l'eau. Et malgré leur légèreté, elles sont aussi très résistantes : vous pouvez vous tenir debout dessus et elles ne vous laisseront pas tomber !

Chercheurs

Julia A. CarpenterZoubeir SarawAlain SchweglerTommaso MagriniGisela KuhnAhmad RafsanjaniAndré R. StudartNeri PasselovaMagali Häring

Institution

Groupe Matériaux complexes, ETH Zurich

Propriétés

Qu'est-ce qui les rend si uniques ?

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Structure poreuse

Ce qui rend la Mousse Métallique exceptionnelle, c'est sa porosité. Elle imite les matériaux biologiques aux structures intelligentes et efficaces, comme les os ou le bambou, qui allient légèreté et solidité. C’est aussi un peu comme une éponge de mer dont les canaux complexes permettent une filtration rapide et abondante de l'eau. Le matériau contient de nombreuses cavités, qui peuvent se remplir de diverses substances comme l'air, l'eau ou d'autres liquides. Plus un matériau est poreux, plus sa surface est importante.

Zoomez pour découvrir la structure poreuse des Mousses Métalliques !

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Légèreté

Sa porosité, semblable à celle d'un os, permet de rendre ce nouveau matériau si léger qu'il flotte même sur l'eau, avec l'aide d'un revêtement hydrofuge. Le poids d’une mousse en acier n’atteint même pas la moitié de celui de l'aluminium !

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Solidité

Mais attention, poreux ne veut pas dire fragile ! Ces structures sont solides et résistantes. Sous la pression, le matériau devient de plus en plus rigide.

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Refroidissement rapide

Grâce à sa grande surface, le matériau se refroidit très rapidement. Il fonctionne comme un dissipateur thermique. Plus la surface est grande, plus la chaleur est évacuée.

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Pouvoir absorbant

L’une des capacités incroyables des Mousses Métalliques, c’est qu’elles peuvent absorber de manière sélective les huiles à haute viscosité, tout comme une éponge.

Les *Mousses Métalliques* peuvent absorber de manière sélective les huiles à haute viscosité.

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Magnétisme et conductivité électrique

Comme les mousses sont fabriquées à partir de métaux purs tels que l'acier, le cuivre ou le nickel, elles conservent leurs propriétés telles que le magnétisme ou la conductivité électrique.

Applications

Refroidissement passif, filtrage, mais à quoi d'autre peuvent-elles servir ?

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Les appareils électroniques sont très gourmands en énergie à l’échelle mondiale, des fermes de serveurs à nos téléphones en passant par la recharge de nos nouvelles voitures électriques. Le simple refroidissement de ces appareils consomme une quantité considérable d'énergie. Les Mousses Métalliques permettent un refroidissement efficace sans consommer activement de l'énergie. Elles constituent d’excellents échangeurs thermiques passifs et ne nécessitent ni ventilateurs ni climatisation, grâce à leur surface étendue.

Un autre avantage des structures poreuses et de la nature spongieuse de la mousse est sa capacité à absorber les liquides tout en conservant la résistance nécessaire aux applications pratiques. Cela signifie que l’on peut également utiliser les mousses pour la filtration ou comme catalyseur pour la production d'hydrogène. Parmi les autres applications explorées figurent l'utilisation comme électrodes pour les batteries. Et vous, comment utiliseriez-vous la Mousse Métallique ?

Échantillons de Mousses Métalliques exposés au festival de design REFRESH.

Composition

Les Mousses Métalliques présentent une hiérarchie de pores à trois niveaux, c'est-à-dire des pores interconnectés de différentes tailles. Cette variété de tailles de pores forme une équipe de choc qui stimule les forces capillaires, c'est-à-dire la vitesse à laquelle la mousse peut absorber les liquides.

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Les Mousses Métalliques sont fabriquées à partir de métaux ordinaires tels que le fer, l'acier, le nickel ou le cuivre. Ce qui distingue ce matériau, c'est sa structure particulière.

Échantillons de *Mousses Métalliques* fabriquées à partir de fer, d'acier, de nickel et de cuivre.

Fabrication

Comment rendre le métal poreux ?

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Pour fabriquer ces structures métalliques poreuses, les chercheurs utilisent ce que l'on appelle une mousse humide. Cette mousse est constituée de minuscules bulles d'air entourées d'eau et de particules métalliques. La mousse est ensuite mise en forme, par moulage, coulage ou impression 3D, puis séchée. Et pour finir, le matériau est chauffé pour transformer les particules de métal en acier solide lors d’un processus appelé frittage. Selon la façon dont la mousse est façonnée et chauffée, il est possible de créer des structures métalliques avec un, deux ou trois niveaux de pores. C’est un peu comme si l’on construisait un gratte-ciel de pores : chaque niveau ajoute une nouvelle échelle de trous et donc une surface encore plus grande.