Les ingénieurs de l'Université Brown ont cartographié les quantités de compression nécessaires pour provoquer des rides, les plis, et se plie pour former des matériaux caoutchouteux. Les résultats pourraient aider les ingénieurs à contrôler la formation de ces structures, qui peut être utile dans la conception de matériaux nanostructurés pour des dispositifs électroniques flexibles ou des surfaces nécessitant une adhérence variable.

« Lorsqu'un matériau caoutchouteux est comprimé et atteint une charge critique, il subit une instabilité et forme des motifs de surface comme des rides, les plis, ou des plis, " dit Mazen Diab, chercheur postdoctoral à la Brown's School of Engineering et premier auteur de l'article. "Nous étudions comment chacun de ces états se forme."

Alors que la plupart d'entre nous pourraient utiliser les termes ride, pli, et se plient presque de manière interchangeable, les ingénieurs reconnaissent des propriétés distinctes dans chacun de ces états. Tel que défini par les chercheurs de Brown, l'état de rides est lorsque des pics et des creux commencent à se former à la surface, comme des vagues sur l'océan. L'état de pli se produit lorsqu'une rainure nettement nette est formée sur la surface. Un pli se produit lorsque les zones de chaque côté du creux des rides commencent à se toucher, former des canaux creux sous le plan de surface du matériau.

Les chercheurs appellent collectivement ces États les États « ruga », un terme originaire du latin et souvent utilisé en anatomie pour décrire les formations de rides dans le corps comme sur l'estomac ou le toit de la bouche.

Chaque état de ruga pourrait avoir des implications différentes dans un cadre de conception. Dans un circuit imprimé flexible, par exemple, les rides peuvent être acceptables, mais les plis ou les plis peuvent provoquer des courts-circuits. Les ingénieurs peuvent utiliser des plis ou des plis pour contrôler les propriétés adhésives d'une surface. Ces structures peuvent masquer la zone d'une surface collante dans les creux, le rendant moins susceptible de coller. L'étirement de la surface ramène l'adhésivité. Les plis pourraient être utiles pour piéger de grosses molécules ou nanoparticules et pour transporter des fluides.

L'idée derrière cette dernière recherche est de comprendre à quel moment chaque état ruga se forme, aider les ingénieurs à mieux les utiliser. Pour faire ça, les chercheurs ont utilisé un modèle mathématique qui simule les caractéristiques de déformation d'un matériau caoutchouteux en couches dont la propriété élastique varie avec la profondeur à partir de la surface. Le résultat a été un diagramme de phase qui identifie les quantités précises de compression requises pour former chaque état ruga.

Le diagramme identifie deux états de pli ainsi qu'un état de pli et un état de pli. Un pli de recul se produit lorsqu'une ride évolue vers un pli sous une contrainte supplémentaire. Un pli instantané se produit lorsque la tension initiale est suffisante pour sauter la phase de rides.

"Le diagramme de phase montre la contrainte de compression nécessaire pour former tous ces états de ruga et montre les transitions d'un état à un autre, " dit Diab, qui travaille dans le laboratoire du professeur Kyung-Suk Kim à la Brown's School of Engineering. "Les ingénieurs peuvent l'utiliser comme guide pour obtenir les formes qu'ils souhaitent dans différentes échelles de longueur."

Au-delà de la science des matériaux, Kim dit que le travail aidera les scientifiques "à comprendre les processus naturels observés à grande échelle, des plis des montagnes aux plis cutanés et aux plis des micro-organes en biologie".

La recherche est publiée dans Actes de la Royal Society A .