"Les métamatériaux sont comme les Legos. Vous pouvez faire tous types de structures en répétant un seul type de bloc de construction, ou cellule unitaire comme nous l'appelons, " dit-il. " Selon la façon dont vous concevez votre cellule unitaire, vous pouvez créer un matériau avec des propriétés mécaniques uniques qui sont sans précédent dans la nature."

Les chercheurs se sont tournés vers l'art de l'origami pour créer cette cellule unitaire particulière.

"L'origami est idéal pour réaliser la cellule unitaire, " a déclaré le co-auteur Yasuhiro Miyazawa, un doctorant UW en aéronautique et astronautique. "En changeant l'endroit où nous introduisons des plis dans les matériaux plats, nous pouvons concevoir des matériaux qui présentent différents degrés de rigidité lorsqu'ils se plient et se déplient. Ici, nous avons créé une cellule unitaire qui atténue la force ressentie lorsque quelqu'un appuie dessus, et cela accentue la tension qui s'ensuit lorsque la cellule reprend sa forme normale."

Tout comme l'origami, ces prototypes de cellules unitaires sont en papier. Les chercheurs ont utilisé un cutter laser pour découper des lignes pointillées dans le papier afin de désigner où plier. L'équipe a plié le papier le long des lignes pour former une structure cylindrique, puis des capuchons en acrylique collés à chaque extrémité pour relier les cellules en une longue chaîne.

Les chercheurs ont aligné 20 cellules et connecté une extrémité à un appareil qui a poussé et déclenché une réaction tout au long de la chaîne. À l'aide de six caméras GoPro, l'équipe a suivi l'onde de compression initiale et l'onde de tension suivante alors que les cellules unitaires revenaient à la normale.

La chaîne composée des cellules d'origami a montré le mouvement ondulatoire contre-intuitif :même si la force de poussée de compression de l'appareil a déclenché toute la réaction, cette force n'a jamais atteint l'autre bout de la chaîne. Au lieu, elle a été remplacée par la force de tension qui a commencé lorsque les premières cellules unitaires sont revenues à la normale et se sont propagées de plus en plus rapidement le long de la chaîne. Ainsi, les cellules élémentaires au bout de la chaîne n'ont ressenti que la force de tension qui les a tirés vers l'arrière.

"L'impact est un problème que nous rencontrons au quotidien, et notre système offre une toute nouvelle approche pour réduire ses effets. Par exemple, nous aimerions l'utiliser pour aider les gens et les voitures à mieux se comporter en cas d'accident de voiture, " a dit Yang. " En ce moment, il est fait de papier, mais nous prévoyons de le fabriquer en matériau composite. Idéalement, nous avons pu optimiser le matériau pour chaque application spécifique."