"L'idée de base de notre méthode est d'utiliser le phénomène de retrait de volume lors de la photo-polymérisation, " a déclaré Jerry Qi, professeur à la Woodruff School of Mechanical Engineering de Georgia Tech. "Lors d'un type particulier de photopolymérisation, photopolymérisation frontale, la résine liquide est durcie en continu depuis le côté sous irradiation lumineuse vers le côté intérieur. Cela crée un champ de contrainte non uniforme qui pousse le film à se plier dans la direction du chemin de la lumière."

Les détails des travaux devraient être publiés le 28 avril dans la revue Avancées scientifiques . La recherche a été soutenue par la National Science Foundation, le Bureau de la recherche scientifique de l'armée de l'air et le Conseil chinois des bourses d'études. On pense qu'il s'agit de la première application à créer des structures d'origami auto-pliantes grâce au contrôle du rétrécissement du volume pendant la photopolymérisation à motifs.

Le processus qui crée le phénomène de retrait est considéré comme nocif dans d'autres utilisations du polymère.

"Le retrait en volume du polymère a toujours été supposé être préjudiciable dans la fabrication de composites et dans la technologie d'impression 3D conventionnelle, " dit Daining Fang, co-auteur de l'article et professeur à l'Université de Pékin au moment de la recherche. "Notre travail montre qu'avec un changement de perspective, ce phénomène peut devenir très utile. » Fang est maintenant à l'Institut de technologie de Pékin.

Pour réaliser les formes les plus complexes avec cintrage dans les deux sens, les chercheurs peuvent retourner le film à motifs pour créer une réticulation de l'autre côté.

« Nous avons développé deux types de procédés de fabrication, " a déclaré Zeang Zhao, un doctorat étudiant à Georgia Tech et à l'Université de Pékin. « Dans le premier, vous pouvez simplement faire briller le motif lumineux vers une couche de résine liquide, et puis vous obtiendrez la structure de l'origami. Dans la seconde, vous devrez peut-être retourner le calque et faire briller un deuxième motif. Ce deuxième processus vous offre une liberté de conception beaucoup plus large."

La lumière est projetée sur le film pendant cinq à dix secondes, qui produit un film d'environ 200 microns d'épaisseur. « Les zones qui reçoivent la lumière deviennent solides; les autres parties du motif restent liquides, et la structure peut ensuite être retirée du polymère liquide, " dit Qi. " La technique est très simple. "

La photopolymérisation frontale est un processus dans lequel un film polymère est durci en continu d'un côté dans une épaisse couche de résine liquide. En présence d'une forte atténuation lumineuse, le front de solidification s'amorce à la surface lors de l'illumination et se propage vers le côté liquide à mesure que le temps d'irradiation augmente. Le processus peut être réglé délicatement en contrôlant le temps d'éclairage et l'intensité lumineuse, et le procédé a été utilisé pour fabriquer des dispositifs microfluidiques et synthétiser des microparticules.