Des « microfibres » de glace... pliables !

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Avez-vous déjà essayé de plier une stalagmite de glace ? Impossible : celle-ci va casser en deux comme un spaghetti si vous essayez de la tordre. Une équipe de chercheurs de l’université de Zhejiang en Chine a pourtant réussi à fabriquer des brins de glace ultrafins, à la fois flexibles et élastiques. Encore mieux : ces « fibres de glace » conduisent remarquablement bien la lumière, comme une fibre optique.

Théoriquement, la glace a pourtant une limite de déformation élastique de 15 % environ. Mais dans la réalité, elle se brise dès que l’on essaye de l’étirer de plus de 0,1 % en raison des imperfections et des irrégularités de surface. Ces microfissures concentrent le stress mécanique et dispersent la lumière, ce qui rend la glace fragile et opaque. Afin d’améliorer ses propriétés, Limin Tong et ses collègues ont donc cherché à éliminer ces imperfections.

La capacité de déformation de la glace atteint pratiquement sa limite théorique. © Peizhen Xu et al, Science, 2021

Un « kebab » de fibre de glace

Les chercheurs ont d’abord créé une minuscule chambre de 2,5 centimètres de diamètre, refroidie à -50 °C grâce à de l’azote liquide. Ils ont ensuite introduit une broche métallique en tungstène et appliqué un champ électrique de 2.000 volts à la chambre métallique. Les molécules d’eau présentes dans l’air se sont ainsi « accrochées » sur la broche, formant des fibres de glace de quelques micromètres de diamètre. En refroidissant ces fibres à une température encore plus basse (-150 °C), les chercheurs sont parvenus à créer une déformation élastique de 10,9 %, et à courber la fibre de glace pratiquement en cercle, avant que celle-ci ne revienne à sa forme initiale sans courbure résiduelle.

Une glace quasi parfaite

« Rarement des propriétés mécaniques aussi proches des limites théoriques ont été atteintes dans un matériau quelconque », remarque avec admiration Erland Schulson, du Dartmouth College, qui a publié un article de perspective dans la revue Science. Selon lui, la...

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