Une fine pellicule encaisse le choc express
Fine comme une toile d'araignée, une pellicule de cinq métaux a encaissé le choc du laser. À l'intérieur, la pression a grimpé jusqu'à 55 gigapascals — c'est comme si cent éléphants se tenaient sur un ongle. L'alliage a tenu le coup et s'est comprimé pendant une fraction de nanoseconde, sans se briser.
Les scientifiques ont suivi l'événement grâce à une impulsion de rayons X de sept femtosecondes. Pour donner une idée : en une femtoseconde, la lumière parcourt une distance cent fois plus fine qu'un cheveu humain. L'impulsion a réussi à « photographier » la compression des atomes de l'alliage de cinq pour cent.
De telles expériences aident à prédire comment un matériau se comportera sous l'effet d'un choc ou d'une explosion. Un alliage de cinq métaux qui ne se désagrège pas sous une pression colossale pourrait servir à protéger les vaisseaux spatiaux ou dans les réacteurs.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2603.21076
High entropy alloys (HEAs) are multi-principal-element alloys designed for tailorable mechanical performance and have been attracting significant engineering interest, yet their fundamental behaviour under extreme dynamic conditions, such as shock loading, remains unexplored. Here, we report laser-shock experiments on two different types of 1-micrometers-thick HEA microfilms, CuPdAgPtAu and CrFeCoNiCuMo, on 25-micrometers-thick black-Kapton ablator driven by a high intensity laser pulse (532 nm, 5 ns, 16 J, 0.5-mm diameter focal spot) and probed by an X-ray free electron laser (XFEL) pulse (12 keV, 7 fs). Time-resolved X-ray diffraction (XRD) shows the formation of a transient phase with a lattice compression up to 5.1% of the CuPdAgPtAu HEA along the (111) plane; this transient compressed phase existed for 0.3 ns. The impedance matching Hugoniot analysis estimated a shock pressure of 55 +/- 6 GPa in the HEA film, while Au- and Fe-based equations of state (EoS) modelling predict 80 GPa (0.8 MBar) at the free HEA surface. The free HEA surface reached maximum velocities of ~ 5 km/s as recorded from in situ monitoring with the velocity interferometry system for any reflector (VISAR) imaging. These initial HEA results show the suitability of HEA sample preparation and XFEL-based XRD characterisation under extreme shock loading, and are promising for experimental determination of the EoS of this emerging class of materials (beamtime proposal No.: 2024A8503 for a 6-hour preliminary experiment).
Une pression de 55 gigapascals est comparable à celle qui règne au centre de la Terre, à environ 1500 kilomètres de profondeur.
Dans le roman « Seul sur Mars » d'Andy Weir, une fine pellicule d'alliage protège la base martienne des impacts de micrométéorites.