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Déplacement de forme bioinspirée de feuilles nervurées imprégnées de liquide: quand l’évaporation sculpte des membranes imbibées d’un liquide volatile

Publié le 10 janvier 2023 Mis à jour le 11 janvier 2023

Les résultats de cette recherche offrent de multiples possibilités d’application pour la micro fabrication d’objets complexes. Cet article de Jean Cappello est paru dans le journal The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Au sortir de la douche, les cheveux mouillés s’agrègent en mèches. L’eau emprisonnée entre les cheveux tend en effet à les tirer les uns vers les autres par capillarité.

Un exemple similaire peut être observé lors de la dissémination des graines de fougères. Des capsules placées sous les feuilles, les renferment. Celles-ci sont composées de cellules remplies d’eau séparées par des parois. Lorsque l’eau s’évapore, elle tire sur les piliers adjacents ouvrant ainsi la capsule pour libérer les graines.

Notre équipe s’est inspirée de cette observation pour proposer un matériau à changement de forme actionné par capillarité.

Des membranes texturées sont imbibées d’un liquide qui, lorsqu’il s’évapore, engendre une force capillaire qui courbe la membrane jusqu’à ce que les textures entrent en contact. L’effet des textures est double :  elles permettent à la fois d’emprisonner le liquide qui déforme la membrane en s’évaporant, mais aussi d’avoir un contrôle précis sur la forme finale de l’objet. Ainsi, lorsque l’on souhaite réaliser une forme donnée, il est possible de calculer la géométrie des textures nécessaire à son obtention.

Une membrane texturée se recourbe en un cylindre lorsque le liquide imprégné s'évapore.

 

La géométrie des textures peut être ajustée afin de programmer la forme finale


La membrane redevient plane lorsqu’elle est imbibée à nouveau par le liquide. Cependant, il est possible de figer la membrane dans son état replié en utilisant une résine qui se solidifie sous éclairage UV.

Ces résultats offrent de multiples possibilités d’application pour la micro fabrication d’objets complexes. En effet, la capillarité permet de transformer de simples membranes planes en objets tridimensionnels.

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