Une équipe de recherche multi-universitaire dirigée par la North Carolina State University développera des méthodes pour créer des matériaux bidimensionnels (2-D) capables de se replier en objets tridimensionnels (3-D) lorsqu'ils sont exposés à la lumière. L'effort, qui est financé par une subvention de la National Science Foundation (NSF), s'inspire de l'origami et a un large éventail d'applications potentielles.

« Nous rassemblons une équipe diversifiée de designers, ingénieurs et mathématiciens pour faire progresser notre compréhension de la manipulation des matériaux photosensibles, " dit le Dr Jan Genzer, Professeur Celanese de génie chimique et biomoléculaire à NC State et chercheur principal dans le cadre de la subvention NSF. "Finalement, nous espérons développer de nouvelles techniques qui ont des applications allant de l'électronique à la fabrication à grand volume à la livraison de secours humanitaires. » La subvention de la NSF est d'environ 1,76 million de dollars sur quatre ans.

Spécifiquement, les chercheurs prévoient d'utiliser des expériences et des modèles informatiques pour évaluer le processus de pliage afin de développer de nouvelles structures 3-D multifonctionnelles qui peuvent se former rapidement tout en conservant un contrôle précis de leur forme. Parce que les motifs seront sur des matériaux 2-D, le procédé doit être compatible avec les techniques de structuration à haut débit, tels que les motifs rouleau à rouleau utilisés dans la fabrication de produits électroniques.

Les applications potentielles incluent le développement de voilures dépliables qui pourraient être utilisées pour les largages aériens de fournitures humanitaires avec une plus grande précision; assemblage mains libres de l'électronique dans un environnement "propre"; ou divers procédés d'emballage et de fabrication.

L'équipe de recherche comprend Genzer; Dr Michael Dickey, professeur adjoint de génie chimique et biomoléculaire à l'État de Caroline du Nord ; Dr Yong Zhu, un professeur assistant de génie mécanique et aérospatial à NC State; Susan Brandeis, professeur émérite d'art et de design à l'État de Caroline du Nord ; Dr Alan Russell, de l'Université Elon, qui a étudié l'origami pendant plus de 30 ans; Emilie Beck, du Collège Meredith; et le Dr Rich Vaia, du Laboratoire de recherche de l'armée de l'air. La subvention soutiendra également quatre à cinq étudiants diplômés et associés de recherche postdoctoraux.

L'effort de recherche s'appuie sur des recherches antérieures de l'État de Caroline du Nord, qui détaille un moyen simple de convertir des motifs 2D en objets 3D en utilisant uniquement la lumière. Dans ce travail, le chercheur a passé des feuilles de plastique précontraint à travers une imprimante à jet d'encre conventionnelle pour imprimer des lignes noires audacieuses sur le matériau. Le matériau a ensuite été découpé selon un motif souhaité et placé sous une lumière infrarouge, comme une lampe chauffante. Parce que les lignes noires audacieuses ont absorbé plus d'énergie que le reste du matériau, le plastique s'est contracté - créant une charnière qui a plié les feuilles en formes 3-D.

La subvention est financée par l'Office of Emerging Frontiers in Research and Innovation de la NSF, et est soutenu en partie par des fonds de l'Air Force Office of Scientific Research.