Cellulose crystals plastify by localized shear

28 juin 2018 par Equipe SPG [TheChamp-Sharing]
Comment mieux comprendre les modes de déformation des cristaux de cellulose !

http://www.pnas.org/content/early/2018/06/15/1800098115

Les microfibrilles de cellulose sont les principaux éléments constitutifs du bois et des plantes. Leurs domaines cristallins fournissent des propriétés mécaniques exceptionnelles. Les microfibrilles de cellulose ont donc un potentiel remarquable en tant que renfort fibreux écologique pour les structures d'ingénierie matériaux. Cependant, les propriétés élastoplastiques des cristaux de cellulose restent mal comprises.

Nous avons utilisé des simulations atomistiques pour déterminer la résistance au cisaillement plastique des cristaux de cellulose et analyser ses mécanismes de déformation à l'échelle atomistique. Nous démontrons comment la structure complexe et adaptable de la cellulose cristalline contrôle son comportement élastoplastique anisotrope. Pour les cristaux parfaits, le cisaillement se produit à travers des bandes localisées avec une dilatance notable. En fonction de la direction de cisaillement, non seulement les interactions non covalentes entre les chaînes de cellulose mais aussi les déformations locales, les translations et les rotations des macromolécules de cellulose contribuent à la réponse du cristal. Nous montrons également l'effet marqué des défauts cristallins comme les dislocations, qui diminuent à la fois la limite d'élasticité et la dilatance, d'une manière analogue aux cristaux métalliques.

 

les auteurs : Gergely Molnár, David Rodney, Florian Martoïa, Pierre J. J. Dumont, Yoshiharu Nishiyama, Karim Mazeau, and Laurent Orgéas

 

 

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