Nature’s Octopus a inspiré un nouveau gel intelligent qui peut changer de forme dynamiquement
Le matériau imprimé en 3D peut être utilisé pour les écrans de nouvelle génération ainsi que pour de nouvelles conceptions de camouflage militaire et de robotique douce.
Les scientifiques considèrent les matériaux « intelligents » qui peuvent changer dynamiquement en réponse à des stimuli comme l’avenir de la science des matériaux et de ce qu’on appelle l’impression 4D, ouvrant la voie à de nombreuses nouvelles applications.
À cette fin, des chercheurs de l’Université Rutgers ont développé un gel intelligent imprimé en 3D qui change de forme en réponse à la lumière d’une manière qui crée un matériau semblable à un muscle artificiel.
L’équipe, dirigée par Howon Lee, professeur adjoint au Département de génie mécanique et aérospatial de l’Université Rutgers-Nouveau-Brunswick, a été inspirée pour créer le matériau par la peau changeante de couleur des céphalopodes tels que les seiches, les poulpes et les calmars.
Cette pieuvre a des cellules qui changent de couleur, appelées chromatophores, dans sa peau, un phénomène qui a inspiré les ingénieurs de Rutgers à développer un hydrogel qui a un comportement similaire en réponse à la lumière.
Ces créatures utilisent des changements dynamiques d’apparence pour se camoufler des proies dans leurs habitats naturels ainsi que pour communiquer, appliquant ce changement en utilisant des milliers de cellules qui changent de couleur – appelées chromatophores – qui sont présentes dans leur peau.
Réaction Bio-Inspirée
L’hydrogel développé par l’équipe imite la même transformation en détectant la lumière et en changeant sa forme en réponse, ont déclaré les chercheurs. Ils ont obtenu cette réponse en intégrant un nanomatériau photosensible dans l’hydrogel, le transformant en un « muscle artificiel » qui se contracte en réponse aux changements de lumière, a déclaré Lee.
Les hydrogels sont des matériaux qui peuvent conserver leur forme et leur constitution solide même s’ils contiennent de l’eau, et sont déjà utilisés dans un certain nombre de produits commerciaux, notamment les lentilles de contact et les couches. Ils se produisent également naturellement à l’intérieur du corps humain, ce qui rend le matériau adapté aux applications biomédicales.
L’équipe envisage également le gel intelligent – qui, lorsqu’il est combiné à un matériau extensible imprimé en 3D, change de couleur, entraînant un effet de camouflage – pourrait être utile dans la technologie d’affichage de nouvelle génération, a déclaré Lee.
« Les écrans électroniques sont partout et malgré des avancées remarquables, telles que devenir plus minces, plus grands et plus lumineux, ils sont basés sur des matériaux rigides, limitant les formes qu’ils peuvent prendre et leur interface avec les surfaces 3D », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse. « Notre recherche soutient une nouvelle approche d’ingénierie avec un camouflage qui peut être ajouté à des matériaux souples et créer des affichages flexibles et colorés. »
Les chercheurs ont publié un article sur leurs travaux dans la revue Matériaux et interfaces appliqués ACS. D’autres applications envisagées pour le matériau incluent de nouvelles conceptions de camouflage militaire ainsi que la robotique douce.
L’équipe prévoit de poursuivre ses travaux pour développer davantage le matériau afin d’améliorer sa sensibilité aux stimuli ainsi que son temps de réponse, a déclaré Lee. Ils veulent également le rendre plus durable et trouver des emballages adaptés à une production à plus grande échelle, a-t-il déclaré.
