Antoine Legrain, doctorant à l'Université de Twente, a développé une méthode pour concevoir la microtechnologie en trois dimensions. La mini-électronique existante dans les ordinateurs et les smartphones, par exemple, est fortement bidimensionnel et est construit sur une couche très mince. Dans un micro monde en 3D, plusieurs transistors peuvent être insérés dans une enceinte, nous obtenons donc plus de mémoire ou des processeurs plus rapides. Legrain s'est inspiré dans son travail de l'Origami, l'art japonais du pliage, qu'il applique au niveau micro. Dans ce cas, il travaille avec des structures qui ont le diamètre d'un grain de sel.
Les microtechniques ont radicalement changé nos vies, aussi bien en électronique qu'en mécanique. Tout le monde rencontre cela tous les jours et utilise des exemples réussis, comme l'accéléromètre des smartphones ou le capteur des airbags de voiture. Cependant, d'énormes progrès peuvent encore être réalisés en microtechnique. Les applications actuelles sont bidimensionnelles. Le tout est posé sur une fine couche de verre ou de silicium, qui est utilisé à l'état pur pour la fabrication de puces semi-conductrices, par exemple, dans les smartphones.
"Un micro-monde en trois dimensions offre d'énormes avantages", dit Legrain. « En plus de l'électronique, nous pouvons également miniaturiser des objets mécaniques tridimensionnels du macro-monde."
Origami au niveau minuscule
La technique que Legrain décrit dans sa thèse de doctorat peut constituer la base d'une nouvelle technique de production tridimensionnelle qui évite les limites de la microtechnologie bidimensionnelle actuelle. L'une des manières les plus élégantes de créer des structures tridimensionnelles, est au moyen de pliage. La quintessence de cette technique est l'origami, l'art japonais du pliage, qu'il a examiné en détail. Dans sa thèse de doctorat, il montre que l'Origami peut être appliqué à toutes sortes de niveaux (voir figure) :des panneaux solaires et des robots à aujourd'hui, donc, l'application spéciale de l'Origami d'un diamètre de 200 microns (0,2 millimètre), la taille d'un grain de sel.
"Bien sûr, nous ne pouvons pas plier à l'échelle micro avec nos doigts, et des astuces sont nécessaires, " dit Legrain. " J'utilise la tension superficielle des liquides pour plier les microstructures. Pour ce faire, nous évaporons de petites gouttelettes d'eau. Les gouttelettes sont appliquées sur des structures souples, qui se replient par conséquent. Si nous le concevons correctement, la structure reste pliée après l'évaporation car les pièces restent collées entre elles. Et puis vous avez créé une structure 3D."
Prochaine étape :la production en série
Legrain décrit dans sa thèse de doctorat que la méthode la plus simple pour appliquer de petites gouttelettes est avec une seringue. "Cette méthode est moins adaptée à la production de masse, toutefois. Par conséquent, nous avons examiné s'il était possible de forcer la goutte à travers un petit canal au revers de la structure à plier. C'est réussi, même si le pliage à grande échelle de milliers de structures en même temps est encore loin. Lors du pliage de structures tridimensionnelles, nous devons éviter de les plier totalement à plat. Ceci peut facilement être réalisé en choisissant soigneusement l'ordre de pliage, ou en utilisant des touches spéciales."
Connections electriques
Dans sa thèse de doctorat, Legrain montre divers exemples de cette dernière technique. "Les structures mécaniques pliées sont intéressantes, mais ont une application limitée. Nous avons donc examiné si nous pouvions réaliser des connexions électriques avec les parties mobiles. C'est possible si les connexions sont bien conçues. Pour la production de masse, il est essentiel que des milliers de structures puissent être pliées en même temps. En immergeant un récipient avec des milliers de rubans dans l'eau puis en le laissant sécher, il était possible de les plier en une seule fois. Nous pensons qu'il est possible de plier des structures plus complexes de la même manière, mais cela nécessite encore une recherche de suivi détaillée. Les perspectives sont prometteuses, toutefois."
