Méta matériaux, ces matières surprenantes

Les méta matériaux (ou “milieu main gauche”) ont été théorisés pour la première fois par le physicien russe Victor Veselago en 1967. Il faudra attendre l’an 2000, pour que les deux physiciens John Pendry et David Smith réalisent une expérience en laboratoire pour démontrer leurs propriétés révolutionnaires.

Les méta matériaux ces matières modifiées à l’échelle nanométrique

  Ce terme désigne les matériaux composites artificiels qui possèdent des propriétés électromagnétiques que l’on ne retrouve pas à l’état naturel. Il existe différents types de méta matériaux mais leur point commun est qu’ils permettent soit une permittivité soit une perméabilité négative à des ondes incidentes. Plus concrètement il s’agit de matériaux créés par l’homme. La plupart du temps les méta matériaux sont des superpositions de différentes couches à l’échelle nanométrique. Cette superposition permet de créer des matériaux capables de défier les lois classique de diffusion des ondes. Et ainsi de les courber ou de les dévier selon le besoin. Il existe plusieurs types de méta matériaux : sismiques, soniques, ou encore aquatiques.Mais ce n’est pas tout ! Les méta matériaux sont les matériaux qui lorsqu’ils seront suffisamment avancés nous permettront de réaliser la fameuse cape d’invisibilité par exemple, ou des camouflages optiques.  

Un nouvel élan grâce aux avancées technologiques

  Les méta matériaux sont longtemps restés à l’état de “fantaisie de laboratoire”. Cela est dû au fait que la technologie nécessaire à leur application n’est arrivée qu’une quarantaine d’années après leur théorisation. Cependant avec la relance des nanotechnologies, et les investissements croissants sur ces marchés. Les méta matériaux commencent à revenir peu à peu dans les esprits, et à susciter de l’intérêt.   L’architecture des méta matériaux est basée sur les Split Ring Resonators (SRR).Ce sont des structures d’anneaux ou de carrés concentriques coupés qui selon leurs diamètres et leurs compositions agissent sur les ondes et les modifient. La plupart du temps ces SRR sont intercalés entre des couches d’autres matériaux comme de la fibre de verre. Plus le diamètre est réduit, plus les ondes affectées sont hautes, et au contraire, plus on agrandit la structure, plus les ondes affectées sont basses. Le but du méta matériau étant d’avoir un espace entre chaque couche inférieure à la longueur d’onde qu’on souhaite dévier. Mais alors quels sont les champs d’applications possibles de ces curiosités scientifiques.  

Des applications en passe de révolutionner certains domaines.

  Une des applications possibles a fait basculé l’opinion des scientifiques d’ “idée farfelue” à “future révolution”.  C’est le fait que l’on puisse appliquer ce principe à l’optique. Et ainsi révolutionner les lentilles classique incurvées, tout en obtenant une résolution d’image bien supérieure. On pourra alors utiliser une vitre plane comme lentille sur un télescope tout en gagnant en portée. De plus le fait que la lentille soit plane empêchera également les aberrations lumineuses par les lentilles classiques (effet de flou, concentration involontaire de lumière…). Il sera également possible de créer des systèmes de camouflage optiques, ou changeant de couleur en fonction des conditions climatiques.   Evidemment l’optique n’est pas le seul champs d’application de ces matériaux, on les retrouve également dans la recherche sur le son. Il est possible en utilisant le bon espacement d’isoler totalement certaines fréquences ou de les dévier. Il sera possible d’obtenir des isolants sonores beaucoup plus efficaces qu’un mur de béton ou de mousse. Et cela avec un méta matériau de seulement quelques centimètres d’épaisseur. Des scientifiques japonais ont également créé un dispositif permettant de dévier et de concentrer un flux sonore selon l’orientation qu’on lui donne.   Appliqué au domaine médical ce système permettra à terme d’obtenir des images 5 fois plus précises sur les échographies ou durant des opérations. Pour les méta matériaux sismiques, leurs applications permettront d’annuler et de dévier les vibrations du sol (tremblement de terre, vibration de machines de chantier…) en appliquant de simples “capes” au sol. Enfin appliqué en milieu aquatique, les méta matériaux pourraient permettre d’annuler purement et simplement l’effet des vagues. A grande échelle il serait donc possible d’isoler un port de la houle. Ou de créer des digues beaucoup plus résistantes.  

L’impression 3D nouveau facteur de production

  Les progrès de l’impression 3D apportent aussi leur lot d’espoir en ce qui concerne les améliorations de ces technologies. Une équipe de chercheurs de l’université de Viterbi à Los Angeles ont réussi à créer des méta matériaux imprimables en 3D. Ils permettaient de contrôler les vibrations sonores ou mécaniques. Ils sont également réactifs aux champs magnétiques. Ce qui veut dire que la structure du méta matériau est adaptable et variable. Car si la structure du matériau change, ses propriétés physiques changent également. De quoi assurer à ces nouveaux venus un avenir prometteur dans le secteur de la recherche. Vous souhaitez en savoir plus sur l’impression 3D ? Découvrez nos autres articles sur les nouvelles perspectives industrielles de l’impression 3D, ainsi que les mythes et réalités liés à l’impression 3D.