Une nouvelle sérendipité scientifique avec ce gel métallique capable de résister à 1 800°.
C’est un paradoxe à l’état pur. Un matériau qui a la consistance d’un gel, mais qui est fait uniquement de métal, capable de résister à plus de 1 800 °C sans couler ni se désintégrer. Le genre de matière qui n’avait encore jamais été observée… jusqu’à aujourd’hui.
Des chercheurs de l’université Texas A&M viennent de créer ce tout premier gel métallique, ouvrant potentiellement la voie à une nouvelle génération de batteries, de moteurs et de systèmes énergétiques embarqués.
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Des scientifiques découvrent “par hasard” un nouveau gel métallique
Le procédé, aussi étrange que simple en apparence, repose sur un principe inattendu : mélanger deux métaux en poudre, les chauffer jusqu’à ce que l’un fonde, et laisser l’autre en état solide. Ce dernier forme alors une armature ultrafine, un peu comme un filet invisible, qui emprisonne le métal fondu dans ses mailles.
Visuellement, le résultat paraît rigide. En réalité, il contient du liquide à l’intérieur, piégé dans une structure solide, et reste stable à des températures où la plupart des matériaux s’effondrent en flaques brillantes.
Le premier prototype a été obtenu à partir de 25 % de tantale et 75 % de cuivre, chauffés à 1 085 °C – la température de fusion du cuivre. Le tantale, lui, ne fond pas. Il forme une structure tridimensionnelle complexe qui maintient le cuivre liquide en place. Ce comportement n’avait jamais été observé, car on pensait que rien ne pouvait empêcher un métal fondu de s’écouler.
Des batteries liquides enfin mobiles ?
L’application la plus évidente réside dans les liquid metal batteries (LMB). Ces batteries très performantes utilisent des électrodes entièrement liquides, capables de stocker de grandes quantités d’énergie, sans usure mécanique.
Leur défaut majeur ? Elles ne supportent pas le mouvement. Si on les incline ou qu’on les secoue, comme dans un véhicule, le métal liquide peut se déplacer, se mélanger, ou court-circuiter l’ensemble. Résultat : les LMB sont aujourd’hui limitées aux centrales stationnaires.
Le gel métallique change complètement la donne. En retenant le métal liquide dans une structure fixe, il permet à la batterie de bouger sans perdre sa fonction. L’équipe a d’ailleurs testé un prototype avec des électrodes faites de calcium liquide et de fer solide d’un côté, de bismuth liquide et de fer de l’autre, le tout plongé dans un électrolyte de sel fondu. Verdict : ça fonctionne. L’électricité circule. Et le tout reste en place.
Une découverte née d’un raté et d’un four
Ce n’était pas le plan initial. Au départ, le professeur Michael J. Demkowicz et son doctorant Charles Borenstein voulaient simplement tester la tenue de composites métalliques à haute température. Ils ont chargé un four à tube, scellé un échantillon dans un tube de quartz, et lancé la chauffe.
« Les gels métalliques n’avaient encore jamais été observés, probablement parce que personne n’imaginait que des métaux liquides puissent être soutenus par un squelette interne ultrafin, » a déclaré le Dr Michael J. Demkowicz, qui a dirigé la recherche. « Ce qui est surprenant dans ce cas, c’est que lorsque le composant majoritaire, le cuivre, a été fondu en liquide, il ne s’est pas simplement effondré en une flaque. »
Estimation (à la louche) du potentiel économique de la découverte
L’arrivée du tout premier gel métallique pourrait bien faire basculer l’économie de la batterie. En rendant enfin mobiles les batteries à métal liquide, cette innovation ouvre un marché gigantesque jusqu’ici hors d’atteinte : celui des véhicules électriques. Si cette technologie ne captait que 5 % des ventes mondiales de VE d’ici 2030, cela représenterait déjà plus de 4 milliards d’euros par an en valeur technologique intégrée.
Et ce chiffre pourrait tripler avec les applications maritimes, ferroviaires ou stationnaires. Moins chères, plus stables, plus endurantes, les batteries à électrodes liquides contenues dans un gel métallique pourraient remplacer le lithium-ion là où celui-ci atteint ses limites. Un changement de phase, au sens propre comme au figuré !
Estimation du potentiel économique du gel métallique :
| Indicateur | Valeur estimée |
|---|---|
| VE produits en 2030 (scénario haut) | 60 millions |
| Part de marché visée (hypothèse prudente) | 5 % |
| Nombre de VE utilisant des batteries à gel métallique | 3 millions |
| Valeur moyenne d’une batterie par VE | 7 000 € |
| Part de la technologie gel dans la batterie | 20 % (matériaux, design, brevets) |
| Potentiel économique direct en 2030 | ~4,2 milliards €/an |
| Potentiel élargi (mobilité lourde, stockage) | Jusqu’à 10–15 milliards €/an |
Du gel au vol hypersonique ?
Les chercheurs ne comptent pas s’arrêter là. Ils pensent que ce type de gel pourrait aussi piéger d’autres fluides très chauds, comme les sels fondus, utilisés dans certains réacteurs ou dans des systèmes de stockage thermique. Mieux encore : dans des véhicules hypersoniques, qui atteignent des vitesses au-delà de Mach 5, où la température des matériaux grimpe à plus de 1 500 °C en quelques secondes.
Le gel métallique pourrait alors stabiliser des composants critiques, ou servir de support structurel thermoconducteur, sans fondre ni se fissurer.
Source :
Shape-Preserving Metallic Gels with Applications as Electrodes for Liquid Metal Batteries (en français : « Gels métalliques à forme stable avec des applications comme électrodes pour batteries à métal liquide »)
Charles Borenstein, Brady G. Butler, James D. Paramore, Karl T. Hartwig, Michael J. Demkowicz
Publié le 24 aout 2025 dans Advanced Engineering Materials
https://doi.org/10.1002/adem.202500738
