Professeur d'université distingué NTU Subra Suresh, qui est également le président du NTU, a déclaré:"De nombreux progrès ont été réalisés dans le développement de capteurs et d'actionneurs bio-inspirés basés sur des matériaux synthétiques d'ingénierie, mais ces matériaux présentent des limites telles que des problèmes de durabilité environnementale et un coût relativement élevé. Il reste un besoin critique d'incorporer des matériaux rentables et respectueux de l'environnement. Tout comme les pommes de pin ouvrent et ferment leurs écailles en fonction de la quantité d'humidité dans l'air, notre équipe de recherche NTU a montré que le papier de pollen créé à partir de grains de pollen naturellement abondants réagit comme un actionneur aux changements d'humidité de l'environnement."

Professeur NTU Cho Nam-Joon, titulaire de la Chaire de la Materials Research Society of Singapore en science et ingénierie des matériaux, a déclaré :« Ces résultats s'appuient sur les travaux récents de notre équipe NTU, dans lequel nous avons montré comment des grains de pollen durs peuvent être convertis en particules de microgel souples qui modifient leurs propriétés en réponse à des stimuli externes. Ce processus rend également le pollen et les produits que nous créons à partir de celui-ci, non allergène."

Papier pollinisé qui se plie, se retourne et se déplace

Pour former le papier, l'équipe NTU a d'abord transformé les grains de pollen ultra-résistants du tournesol en un matériau semblable à un gel grâce à un processus similaire à la fabrication de savon conventionnel. Ce processus comprend l'élimination du ciment de pollen collant à base d'huile qui recouvre la surface du grain, avant d'incuber le pollen dans des conditions alcalines pendant des heures.

Le matériau de type gel résultant est ensuite coulé dans un moule et laissé à sécher, formant un matériau semblable à du papier. En utilisant la microscopie électronique à balayage, les scientifiques ont observé que le papier à base de pollen comprend des couches alternées de particules de pollen, avec la couche supérieure nettement plus rugueuse que la couche inférieure.

La surface supérieure du papier pollen, qui paraît givré à l'œil nu, ont montré des restes des pointes distinctes des grains de pollen de tournesol, contribuant à sa rugosité. La surface inférieure, qui prend une finition de surface semblable à un miroir, était relativement plus fluide.

Cette différence structurelle dans les couches de particules de pollen signifie qu'en présence de vapeur d'eau, le papier commence à se plier, et en conditions sèches, il se déplie. Des cycles répétés de conditions humides et sèches provoquent un mouvement de retournement du papier au fil du temps.

Le professeur assistant NTU Song Juha a expliqué:"Pendant l'absorption d'eau ou de vapeur d'eau, les particules de pollen dans le papier gonflent et se dilatent. En raison de la différence structurelle dans les couches de particules de pollen, le papier gonfle différemment à différentes parties. Cela induit des contraintes internes à travers l'épaisseur du papier, qui l'oblige à se plier."

Pour montrer qu'il est possible de personnaliser la réactivité à la vapeur d'eau du papier pollen, l'équipe a ajusté les paramètres de traitement, principalement le temps d'incubation alcaline des grains de pollen. Ils ont joint deux échantillons de papier pollinique, chacun préparé sous des temps d'incubation différents (3 heures et 12 heures), pour former une bande de papier pollen bi-matière avec une limite visible.

Lorsque le papier pollen bi-matière a été exposé à un cycle sec-humide, Les réactions différentes des deux échantillons de papier pollinique à l'humidité ont amené le papier à « marcher » comme une chenille qui se déplace en étendant et en contractant alternativement son corps mou.

Les scientifiques ont également démontré l'application potentielle du papier pollinique en tant que robot souple auto-actionnant à travers une fleur fabriquée à partir de papier pollinique qui « fleurit » par absorption progressive de la vapeur d'eau.

Le professeur Suresh a déclaré :« Le papier pollinique que nous avons développé présente un fort actionnement mécanique lorsque l'humidité change. Ce matériau naturel présente un potentiel pour développer un large éventail de systèmes d'actionnement avec des propriétés personnalisées pour différents besoins fonctionnels.