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Posté par Redbran le Samedi 07/04/2018 à 12:00
L’instabilité des solides mous au service de l’impression 4D
L’impression vise une quatrième dimension. La science se penche en effet sur la conception d’objets programmés pour changer de forme avec le temps. Pasquale Ciarletta, chargé de recherche CNRS, affecté à l’Institut Jean Le Rond ( Le mot rond caractérise et par abus de langage désigne un cercle ou une sphère. En argot, un rond c'est un sou. Une affaire rondement...) d’Alembert et professeur à l’université Polytechnique de Milan (Milan (en italien Milano, du latin Mediolanum, en lombard Milàn) se situe dans le nord de l'Italie. Capitale de la région de Lombardie, au centre de la plaine du...), s’est attaqué à un verrou technologique majeur de ce domaine en proposant un modèle mathématique du plissement des solides mous. Ces travaux sont publiés dans Nature Communications.


© P.Ciarletta
Un bloc fait d'un hydrogel mou (a) est comprimé en appliquant une pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) entre les doigts (b). On observe l’apparition soudaine d’un plissement de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa mesure, sa...) (flèche blanche) lorsqu’une compression critique est exercée.

L’impression 3D a démocratisé la conception d’objets de plus en plus complexes avec une résolution sans cesse améliorée. Le passage à la 4D constitue la prochaine étape, c’est-à-dire d’obtenir des artéfacts malléables à l’extrême dont on contrôle la déformation par des stimulations externes. Ces systèmes demandent de bien comprendre le comportement des réseaux de plis, un phénomène que l’on retrouve par exemple avec la formation de rides d’expression lorsque les muscles du visage se contractent.

Pasquale Ciarletta, chargé de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), affecté à l’Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un...) Jean Le Rond d’Alembert (CNRS/Sorbonne Université) et professeur à l’université Polytechnique de Milan, a présenté pour cela le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) premier modèle mathématique de cette typique instabilité des solides mous. Il permet en particulier de prédire le seuil d’instabilité à partir duquel les plis se forment, un moment difficile à étudier car les déformations y sont extrêmement fortes et localisées, contrairement aux modèles classiques d’instabilité. Cette découverte s’applique à tous les matériaux souples dont la loi d’élasticité n’est pas linéaire. Tous les solides mous pourront donc être utilisés pour l’impression 4D.

Ces travaux théoriques ouvrent la voie à des manipulations d’objets à l’échelle du millionième de centimètre. Ces changements de forme permettraient de contrôler des circuits électroniques intégrés flexibles, de concevoir des capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la...) environnementaux et médicaux à faible coût, ainsi que des micropuces capables d’enfermer et de libérer des molécules sur commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.).

Références publication:
Matched asymptotic solution for crease nucleation in soft solids, P.Ciarletta
Nature Communications, volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) 9, Article number: 496 (2018)
DOI: 10.1038/s41467-018-02979-6
https://www.nature.com/articles/s41467-018-02979-6

Contact chercheur:
Pasquale Ciarletta – Institut Jean le Rond d’Alembert

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Source: CNRS-INSIS