Science
Si vous avez déjà dû monter un lourd bureau en chêne massif sur plusieurs étages, vous savez qu’un objet léger peut vite devenir précieux. Le dos, lui, s’en souvient encore. Mais lorsqu’on parle du matériau le plus léger au monde, la question devient bien plus complexe qu’un simple passage sur une balance.
Pour déterminer la substance la moins dense, il faut préciser de quoi l’on parle : un solide, d’abord, car comparer avec les gaz brouillerait tout. Et même dans cette catégorie, le classement a longtemps changé au fil des avancées en science des matériaux. Plusieurs candidats se sont disputé la première place, avant qu’un matériau en particulier ne s’impose comme référence. Et non, il ne permettra pas de fabriquer des meubles; le fameux bureau en chêne devra rester à sa place. Mais ce champion de la légèreté n’en demeure pas moins fascinant.
Le premier grand favori a longtemps été l’aérogel de silice mis au point par la NASA. Souvent surnommé « fumée solide », il affiche une densité d’environ 1 milligramme par centimètre cube. Autrement dit, un bijou en aérogel égaré dans la nature serait presque impossible à retrouver. En 2011, pourtant, ce record a été détrôné par une structure métallique ultralégère appelée ultralight metallic microlattice, avant qu’un autre matériau, l’aérographite, ne s’empare à son tour du titre avec seulement 0,2 milligramme par centimètre cube. Si les chiffres vous paraissent abstraits, imaginez simplement quelque chose capable de tenir sur la tête d’un pissenlit.
Cependant, depuis 2013, l’aérogel a repris l’avantage, plus précisément sous la forme d’aérogel de graphène. Ce matériau est littéralement plus léger que l’air : sa densité est inférieure à un septième de celle-ci. Une performance qui le place au sommet des recherches sur les matériaux ultra-légers, au croisement de la physique, de la chimie et de l’ingénierie.
Le graphène est une couche bidimensionnelle d’atomes de carbone, et pour en faire un objet en trois dimensions, les chercheurs doivent assembler plusieurs couches après les avoir lyophilisées. Le procédé est délicat, presque expérimental dans son apparente simplicité, mais il a ouvert la voie à de nouvelles méthodes de fabrication. En 2016, des scientifiques de la State University of New York et de la Kansas State University sont parvenus à l’imprimer en 3D.
Grâce à cette avancée, l’aérogel de graphène a également obtenu le record Guinness de l’objet imprimé en 3D le plus léger au monde. Une prouesse qui illustre à quel point la science des matériaux continue de repousser les limites de la densité, de la légèreté et des usages possibles dans des domaines liés à l’aéronautique et aux technologies de pointe.