Un film mince, c'est comme un drap tendu : plus il est fin, plus il est difficile à percer. Les scientifiques ont remarqué que des films de matériaux très différents — graphène, oxyde de graphène, polymères — résistent étonnamment bien à la pénétration d'un projectile à haute vitesse. Et plus le film est mince, plus il absorbe d'énergie par unité de masse. Mais pourquoi cela se produit-il ? Longtemps, c'est resté un mystère.
Il s'avère que tout tient à la manière dont une couche mince supprime les ondes de déformation longues. Dans un matériau épais, ces ondes se propagent librement et le rendent plus souple. Dans un film mince, elles manquent de place, et le matériau devient plus rigide. C'est un peu comme une corde courte qui sonne plus aigu : elle n'a pas la place pour les ondes longues, et elle vibre plus vite.
Cette loi fonctionne pour tous les matériaux étudiés, indépendamment de leur composition chimique et de leur degré de désordre. La cause n'est donc pas chimique, mais tient à la géométrie même de la couche mince. Cette compréhension pourrait aider à créer des revêtements de protection plus légers et plus résistants — des gilets pare-balles aux boucliers des engins spatiaux.
Le graphène — une couche de carbone d'un atome d'épaisseur — est si résistant que, selon les calculs, un éléphant posé sur un crayon ne déchirerait pas une feuille de graphène si celle-ci était parfaite.