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Bienvenue dans le monde des matériaux innovants : mouvement (1/4)

Nous avons collecté pas mal d’articles sur les nouveautés à propos de matériaux et de leurs applications. Tri. Classement. Voici venu le temps de les partager avec vous. Commençons par des matériaux aux surprenants mouvements.

La plupart d’entre eux se classent dans les métamatériaux qui, s’ils ne sont pas nouveaux, ne cessent d’étonner les chercheurs par le potentiel de leurs applications.

Qu’est-ce qu’un métamatériau ?

Un métamatériau est un composite artificiel aux exceptionnelles propriétés qui diffèrent de celles d’un matériau naturel. Il se comporte comme un matériau homogène et sa structure réagit par une combinaison optimisée de réponses à l’action d’un stimulus.

Voici deux exemples de matériaux considérés comme intelligents et qui bougent, l’un en fonction de l’humidité, l’autre de la chaleur.

Humidité

En associant l’impression numérique aux propriétés de certains matériaux, les chercheurs d’Harvard ont développé des structures réactives à l’eau et imprimées 4D (le facteur temps s’ajoute au volume).

Que l’objet soit fabriqué en matériau composite ou non, il change de forme lorsqu’il est plongé dans l’eau. Cette modification biomimétique (s'inspirant de la réponse d'une plante à un stimulus environnemental) peut être prédite par un modèle mathématique.

Les chercheurs estiment pouvoir imprimer des objets réactifs à la chaleur ou la lumière avec cette même technique, voire l’utiliser pour le transport de courant électrique.

Chaleur

Un an plus tard au MIT.

Les chercheurs du MIT travaillent sur des structures auxétiques sensibles aux différences de température, une propriété qui leur confère une réaction très particulière. Avec leur coefficient de Poisson négatif, ils s’épaississent (ou se contractent) perpendiculairement à la force appliquée lorsqu’ils sont étirés et s’affinent (ou s’écartent) sous la compression. Les structures s’ouvrent donc à la chaleur permettant la circulation de l’air et se contractent au froid formant une couche isolante  et ce, de façon totalement autonome.

Selon le type de structures auxétiques, d’autres paramètres pourraient être utilisés : l’humidité, la lumière ou encore la pression. Si, dans un premier temps, les couturiers seront séduits par cette caractéristique, dans un deuxième temps, des applications en construction pourraient suivre. Elles s’inscrivent dans la même lignée que la structure origami présentée par Harvard l’année passée.

Active Auxetics from Self-Assembly Lab, MIT on Vimeo.

Le 3ème exemple provient d’Allemagne. Avec une imprimante 3d, les scientifiques de l’institut Hasso Plattner créent des objets monolithiques. Les déformations au sein de chaque objet varient en fonction des différents degrés de rigidité des grilles qui composent la structure. C’est bien visible dans la vidéo ci-dessous où l’on voit une poignée de porte d’une seule pièce, ici en silicone, être abaissée et relevée.

 Un logiciel de simulation a également été mis au point, permettant d’étudier la déformation en fonction de la structure et des forces qui s’y appliquent.

A suivre ...

 

 Sources :
- « Harvard Researchers Develop 4D-Printed Structures that React to Water », Rory Stott, 03/02/2016   19:00, www.archdaily.com
- « MIT’s New Intelligent Material Writhes and Curls to Changes in Heat », Osman Bari, 12/03/2017 12:00, www.archdaily.com
« MIT researchers develop material that tightens in cold weather to keep in warmth », Alice Morby, 27/02/2017, www.dezeen.com
- « Auxetics » en.wikipedia.org et  « Auxétisme », fr.wikipedia.org
- « Des chercheurs conçoivent des objets à partir de métamatériaux », 03/03/2017, hellobiz.fr
- hpi.de
Source de la photo utilisée à titre d’illustration : pixabay.com (CC0 Public Domain - Libre pour usage commercial - Pas d'attribution requise). Son utilisation n'engage en rien l'auteur sur un soutien ou un entérinement éventuel du contenu de l'article.

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