Les scientifiques créent un matériau qui peut se transformer en n'importe quoi en tirant sur une ficelle

Il y a une frontière très mince entre les mathématiques et l'art. Il s’avère que l’on peut en dire autant de la science des matériaux et de l’art du papier.

À première vue, le motif plat en carrelage développé par les chercheurs n’a pas l’air trop spécial. Mais une fois que vous tirez sur la petite ficelle qui dépasse sur le côté, la grille se transforme rapidement en n'importe quelle structure 3D qu'elle est censée être. Le nouveau matériau, inspiré de la technique japonaise de l'art du papier connue sous le nom de kirigamipourrait avoir une gamme impressionnante d’applications, depuis les dispositifs médicaux transportables et les robots pliables jusqu’aux habitats spatiaux modulaires sur Mars.

Les chercheurs, dirigés par le laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT, décrivent le nouveau matériau dans un récent rapport. Transactions ACM sur les graphiques papier.

Algorithme inspiré de l'art

Pour le nouveau matériau, les chercheurs ont développé un algorithme qui traduit la structure 3D fournie par les utilisateurs en une grille plate de tuiles quadrilatérales. Cela imite la façon dont les artistes qui pratiquent le kirigami (littéralement japonais pour « couper du papier ») coupent le matériau d'une certaine manière pour « l'encoder avec des propriétés uniques », ont expliqué les chercheurs à Actualités du MIT.

Le mécanisme spécifique appliqué ici est connu sous le nom de mécanisme auxétique, qui fait référence à une structure qui s’épaissit lorsqu’elle est étirée mais s’amincit lorsqu’elle est comprimée.

L'algorithme calcule ensuite le « chemin optimal des cordes » pour minimiser la friction et relier les points de levage le long de la surface, de sorte que les grilles deviennent la structure 3D prévue avec une simple traction douce sur une corde.

« La simplicité de l'ensemble du mécanisme d'actionnement est un réel avantage de notre approche », a déclaré à MIT News Akib Zaman, auteur principal de l'étude et étudiant diplômé du MIT. « Tout ce qu’ils ont à faire est de saisir leur conception, et notre algorithme s’occupe automatiquement du reste. »

La chaise qui tenait

Après plusieurs simulations, l’équipe a finalement utilisé sa méthode pour concevoir plusieurs objets réels. Ceux-ci comprenaient des outils médicaux tels que des attelles ou des correcteurs de posture et des structures de type igloo.

De plus, l'algorithme est « indépendant de la méthode de fabrication », c'est pourquoi les chercheurs ont utilisé des boîtes en contreplaqué découpées au laser pour créer une chaise à taille humaine entièrement déployable – et elle a tenu lorsqu'elle est utilisée comme une véritable chaise, selon l'article.

Cela dit, il y aura probablement des « défis d’ingénierie spécifiques à l’échelle » pour les structures architecturales plus grandes, ont noté les chercheurs dans l’article. Mais la nouvelle méthode est facile à utiliser et relativement accessible, c'est pourquoi l'équipe explore désormais avec enthousiasme les moyens de relever ces défis, en plus de construire des structures plus petites avec cette technique.

« J'espère que les gens pourront utiliser cette méthode pour créer une grande variété de structures déployables différentes », a déclaré Zaman.