Publication d'article dans la revue Soft Matter, "How heat controls fracture : the thermodynamics of creeping and avalanching cracks"

12 octobre 2020

La revue Soft Matter (https://doi.org/10.1039/D0SM01062F) a publié un article portant sur : "How heat controls fracture : the thermodynamics of creeping and avalanching cracks"

La propagation catastrophique des fractures expliquée par leur température extrême.
Ou comment générer un "mini-soleil" à l’aide d’un rouleau adhésif

Le phénomène de fractoluminescence, c’est-à-dire l’émission de lumière lors de la rupture d’un matériau, est généralement peu connu du grand public. Il est pourtant assez facile de l’observer : il peut en effet suffire de peler (dérouler) rapidement un rouleau adhésif dans le noir (voir illustration). Cet intrigant phénomène peut être expliqué par l’extrême température – des milliers de degrés – que l’adhésif atteint très localement, à l’endroit où celui-ci se détache du rouleau.
Une colle qui rompt brutalement pourrait ainsi être plus chaude que la surface de notre soleil !

Bien plus qu’une anecdote amusante, ce processus permet de mieux comprendre la fragilité de la matière. Une menace potentielle pour tous les objets de notre quotidien (de l’écran de nos téléphones à l’arche de nos ponts) n’est-elle pas la croissance soudaine d’une fracture ? Ceci est également valable pour les roches sur lesquelles nous vivons, dans lesquelles les fractures peuvent notamment générer des tremblements de terre dévastateurs.

En étudiant la dynamique de pelage des rouleaux adhésifs, mais aussi la dynamique de rupture du verre acrylique (PMMA), nous montrons que les fractures brutales peuvent être dues à des dégagements thermiques intenses. Nous prédisons que plus une fissure est rapide, et plus elle dégage de la chaleur. Réciproquement, plus une fissure est chaude, plus elle se propage rapidement. En effet, l’agitation moléculaire à la pointe de la rupture (dont l’intensité est liée à la température) peut permettre de rompre les liens atomiques maintenant la cohésion des solides.
Ce phénomène pourrait alors s’emballer ; une fracture peut soudainement atteindre des milliers de degrés, et ainsi se propager de façon catastrophique.


Les auteurs :

  • Tom Vincent-Dospital (IPGS et Université de Oslo)
  • Renaud Toussaint (IPGS et Université de Oslo)
  • Stéphane Santucci (Ens Lyon, Université de Lyon et Lavrentyev Institute of Hydrodynamics of the Russian Academy of Science)
  • Loïc Vanel (Université de Lyon)
  • Daniel Bonamy (CEA, Université Paris-Saclay)
  • Lamine Hattali (Université Paris-Saclay)
  • Alain Cochard (IPGS)
  • Eirik G. Flekkøy (Université de Oslo)
  • Knut Jørgen Måløy (Université de Oslo)

 

Un rouleau adhésif (à gauche) déroulé rapidement dans le noir (à droite).
Le cadre pointillé délimite la même zone dans les deux images.
La lumière bleue pourrait découler d’une température locale de la colle proche de 7000°C.