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Du 2D au 3D à la seule force de la lumière. © Chemical and Biomolecular Engineering Laboratory/ NC State University
Résultat étonnant : une pièce de plastique découpée se replie d'elle-même pour former un cube fermé, sans autre intervention qu'un éclairage approché d'elle. Ce tour de prestidigitation ne figure pas au programme d'un music-hall mais est l'œuvre d'une équipe de chimistes de l'université d'État de Caroline du Nord (États-Unis) et vient de faire l'objet d'une publication dans la revue Soft Matter.
La technique semble assez simple. La feuille de plastiqueplastique est découpée à la bonne forme et précontrainte par des pliures puis étalée à plat. Elle est alors installée dans une sorte d'imprimante à jet d'encre qui, sous contrôle d'un ordinateur, dépose un polymèrepolymère liquideliquide sur ces pliures. Ces bandes imprimées deviendront les charnières contrôlables par la chaleurchaleur.
En approchant une lampe à infrarougeinfrarouge (ou une autre source de chaleur), on génère une rétractation de cette encre, ce qui provoque le pliage de la feuille de plastique. En agissant sur la largeur de ces charnières, les chimistes parviennent à programmer l'angle du pliage obtenu, par exemple 90° pour réaliser un cube. L'équipe explique qu'il est possible de déposer une telle charnière sur les deux faces pour obtenir des formes variées.
« Une approche simple d’autopliage de feuilles de polymère précontraintes, faisant appel à une absorption locale de lumière par un motif de charnières réalisé à l’aide d’une imprimante à jet d’encre » nous explique l’introduction. Le reste se passe de commentaires : cela fonctionne tout seul. © NC State/YouTube
Applications à trouver pour ces auto-origamis
Les chimistes expliquent que l'idée d'explorer cette possibilité est venue un peu par curiosité, dans le cadre d'une recherche sur les polymères à mémoire de formemémoire de forme. Mais elle a conduit à des résultats surprenants, montrant que « cela marchait incroyablement bien ».
Un modèle numériquemodèle numérique leur a permis d'étudier les mécanismes à l'œuvre et de mieux comprendre les phénomènes en jeu. La clé de l'affaire réside dans le chauffage bien dosé. Il faut amener l'encre au-dessus de son point de transition vitreusetransition vitreuse mais le polymère de la feuille ne doit surtout pas atteindre lui-même cette température (qui est différente de celle de l'encre), faute de quoi rien ne bouge. L'idéal serait de focaliser la chaleur sur les charnières mais, la publication et les vidéos le montrent, c'est pourtant avec une source pas du tout focalisée que l'équipe est parvenue à ce joli résultat.
L'utilité ? Elle reste à trouver ! Ces chercheurs travaillent, on l'a dit, dans le domaine des matériaux à mémoire de forme, lesquels ont, eux, déjà conduit à des applicationsapplications très variées dans de multiples domaines. Au-delà de ce tour de magie, l'astuce technique pourrait bien un jour trouver preneur pour d'autres finalités que ces origamis automatiques.
