Un nouveau matériau développé par les ingénieurs de l'Université du Colorado à Boulder peut se transformer en complexe, des formes préprogrammées via des stimuli lumineux et thermiques, permettant à une cheville carrée littérale de se transformer et de s'insérer dans un trou rond avant de revenir complètement à sa forme d'origine.

Le matériau à changement de forme contrôlable, décrit aujourd'hui dans la revue Avancées scientifiques , pourrait avoir de larges applications pour la fabrication, robotique, dispositifs biomédicaux et muscles artificiels.

« La capacité de former des matériaux qui peuvent osciller à plusieurs reprises entre deux formes indépendantes en les exposant à la lumière ouvrira un large éventail de nouvelles applications et approches dans des domaines tels que la fabrication additive, robotique et biomatériaux", dit Christopher Bowman, auteur principal de la nouvelle étude et professeur émérite au département de génie chimique et biologique de CU Boulder (CHBE).

Les efforts précédents ont utilisé une variété de mécanismes physiques pour modifier la taille d'un objet, forme ou texture avec des stimuli programmables. Cependant, ces matériaux ont historiquement été limités en taille ou en étendue et les changements d'état de l'objet se sont avérés difficiles à inverser complètement.

Le nouveau matériau CU Boulder réalise des transformations bidirectionnelles facilement programmables à un niveau macroscopique en utilisant des élastomères à cristaux liquides (LCE), la même technologie sous-jacente aux écrans de télévision modernes. L'arrangement moléculaire unique des LCE les rend sensibles aux changements dynamiques via la chaleur et la lumière.

Pour résoudre cela, les chercheurs ont installé un déclencheur activé par la lumière sur les réseaux LCE qui peut définir à l'avance l'alignement moléculaire souhaité en exposant l'objet à des longueurs d'onde de lumière particulières. Le déclencheur reste alors inactif jusqu'à ce qu'il soit exposé aux stimuli thermiques correspondants. Par exemple, un cygne en origami plié à la main programmé de cette façon restera plié à température ambiante. Lorsqu'il est chauffé à 200 degrés Fahrenheit, cependant, le cygne se détend en un drap plat. Plus tard, lorsqu'il revient à température ambiante, il retrouvera progressivement sa forme de cygne préprogrammée.

La possibilité de changer puis de revenir donne à ce nouveau matériau un large éventail d'applications possibles, en particulier pour les futurs dispositifs biomédicaux qui pourraient devenir plus flexibles et adaptables que jamais.

"Nous considérons cela comme un système de base élégant pour transformer les propriétés d'un objet, " a déclaré Matthew McBride, auteur principal de la nouvelle étude et chercheur post-doctoral au CHBE. "Nous prévoyons de continuer à optimiser et à explorer les possibilités de cette technologie."