⚡ Des matériaux qui rampent et creusent tout seuls

Les matériaux que nous utilisons au quotidien, comme l'acier ou le caoutchouc, sont passifs: ils ne réagissent que sous l'effet d'une force externe. Mais il existe une classe différente, appelée "matière active", qui puise dans sa propre énergie pour bouger, se déformer ou répondre à des pressions.

On en trouve dans le milieu naturel, par exemple les bancs de poissons qui ondulent en coordonnant leurs mouvements, ou les cellules vivantes qui se réorganisent sans chef d'orchestre.


Dans leur laboratoire, des chercheurs des universités d'Amsterdam, de Nouvelle-Galles du Sud et de Cambridge ont fabriqué des matériaux actifs à partir de tiges, d'élastiques et de petits moteurs. Ces systèmes présentent des propriétés inhabituelles. Par exemple, une chaîne de tiges reliées par des moteurs, au lieu de se plier une seule fois sous une pression, se met à osciller en continu. Selon les scientifiques, ce mouvement répété ressemble à une forme de déplacement comme celle des reptile, une marche ou même un creusement.

Un autre résultat a encore plus surpris l'équipe. En construisant un réseau en deux dimensions avec les mêmes briques, ils ont observé que rendre chaque élément plus actif pouvait rendre l'ensemble moins actif. C'est l'inverse de ce qu'énonce le principe de Le Chatelier, qui veut que le comportement à petite échelle se répercute à grande échelle. Les chercheurs expliquent ce paradoxe par un phénomène de percolation: si des composants sont trop denses, ils bloquent la propagation de l'élasticité.


Les détails de ces travaux ont été publiés dans deux revues. La première étude, parue dans Proceedings of the National Academy of Sciences, montre comment les chaînes actives peuvent se déplacer. La seconde, acceptée dans Physical Review X, détaille la rupture du principe de Le Chatelier. Les chercheurs estiment que ces découvertes pourraient aider à concevoir des matériaux autonomes, notamment pour la robotique molle, où des robots flexibles agiraient sans système de contrôle centralisé.

En attendant, ces matériaux "bizarres" nous rappellent que même les lois les plus solides de la physique peuvent être contournées quand on ajoute un peu d'énergie interne.