Le "dilemme du papier peint" expliqué par des physiciens français, américains et chiliens

Chacun a été confronté à cette frustrante expérience de la vie quotidienne: lorsqu'on cherche à décoller un ruban adhésif, du papier peint ou une affiche, la languette se réduit inévitablement, pour se terminer en lambeau pointu....

Des chercheurs français, américains et chiliens expliquent dans le numéro de mai de la revue britannique "Nature Materials" l'origine physique de l'énervant phénomène, la "déchirure de pointe". Ces travaux pourraient permettre de tester et améliorer les propriétés mécaniques des films adhésifs très fins utilisés dans l'industrie, tout en comprenant comment se propagent les déchirures dans les matériaux.

Les recherches ont été menées par le Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes (CNRS/Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles/Universités Paris VI et VII), en collaboration avec l'Université de Santiago et l'Institut de technologie du Massachusetts (MIT).

Les physiciens se sont servis d'un dispositif permettant de réaliser des expériences de déchirures contrôlées: un film adhésif est collé sur un support, deux fissures sont créées dans ce film, puis on tire à vitesse constante sur la languette. De l'énergie élastique s'emmagasine, puis se dissipe au fur et à mesure.

La forme des lambeaux créés, selon les physiciens, est un triangle dont l'angle dépend des trois propriétés caractéristiques d'un matériau adhésif: l'adhésion, la flexibilité et la résistance à la rupture. Les chercheurs ont ainsi obtenu une formule qui permet de caractériser l'une de ces propriétés en fonction des deux autres et d'une simple mesure de l'angle du triangle.

Ces résultats pourraient se révéler très précieux pour les ingénieurs travaillant sur les matériaux, en leur permettant d'améliorer le processus de fabrication des films ultra-minces, difficiles à manipuler. Ils forment les éléments de base des micro ou nano-systèmes, un secteur stratégique de la recherche avec un potentiel économique important dans des domaines comme l'informatique, les télécommunications, la médecine, la biologie, les matériaux, la chimie, l'énergie, l'environnement.

Ces films d'une infime épaisseur sont déjà présents dans notre vie quotidienne. On les retrouve par exemple dans les détecteurs de choc des coussins gonflables de sécurité (airbag) ou comme micro-miroirs dans les nouvelles générations de projecteurs vidéos.

"Il y a des applications concrètes de notre travail scientifique dans la vie de tous les jours, même si le grand public ne peut pas encore le voir", résume Benoît Roman du Laboratoire de physique et mécanique des milieux hétérogènes, qui a participé aux travaux. "Une des applications directes pourrait être de mieux mesurer et de mieux définir les techniques de fabrication des très petits objets", a-t-il précisé à l'Associated Press.

"Mais notre objectif en faisant ces recherches était plus fondamental: c'était de comprendre comment se propagent ces déchirures que l'on observe partout". Elles sont présentes "dans les avions, dans les centrales nucléaires. C'est important de savoir comment elles se propagent et d'être capable de dire que ces déchirures ne sont pas dangereuses". AP

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