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Les scientifiques du MIT ont mis au point un matériau par impression 4D
Qui peut changer de forme en fonction de la température

Le , par Bill Fassinou

89PARTAGES

16  0 
Les chercheurs du MIT ont inventé un matériau à changement de forme qui modifie le contour du visage humain en raison du changement de température. Leur invention utilise une nouvelle méthode qui est basée sur l'effet de double courbure décrit par le physicien et mathématicien allemand Carl Friedrich Gauss il y a près de 200 ans. En utilisant cette méthode, les scientifiques du MIT ont réussi à créer des structures plates qui peuvent se transformer en des structures beaucoup plus complexes que ce qui avait été réalisé auparavant, y compris un visage humain.

L’avènement des imprimantes 3D a apporté de multiples applications dans plusieurs domaines de la vie et l'impression 3D semble de plus en plus accessible avec l'apparition sur le marché d'imprimantes 3D à prix raisonnables. La science poussant toujours plus loin, la prochaine étape importante dans l'impression 3D pourrait être les matériaux dits “4D” qui utilisent la même technique de fabrication, mais qui sont conçus pour se déformer dans le temps en réponse aux changements de l'environnement, comme l'humidité et la température.

C’est l’exercice auquel se sont donnés en 2019 des chercheurs du MIT. Ils ont publié leurs résultats de recherche l'automne dernier dans la revue "Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)". En effet, les chercheurs ont résolu le problème lié au changement de forme des structures minces en utilisant l'impression en 4 dimensions de matériaux multiples dans des conceptions de treillis hétérogènes. Selon le rapport d’étude, par le passé, des chercheurs avaient déjà trouvé des méthodes pour y arriver, mais avaient rencontré quelques difficultés.


Wim van Rees, ingénieur en mécanique au MIT et coauteur de l'article du PNAS, a conçu une méthode théorique pour transformer une feuille mince et plate en formes plus complexes, comme des sphères, des dômes ou un visage humain. « Mon objectif était de commencer par une forme 3D complexe que nous voulions réaliser, comme un visage humain, et de demander ensuite comment programmer un matériau pour qu'il y arrive. C'est un problème de conception inverse », a-t-il dit. La méthode de l’impression en 4D semble plus simple.

Selon le rapport, le système de matériaux fournit une plateforme qui permet d'obtenir une croissance dans le plan et un contrôle de la courbure hors plan pour les nervures bicouches à 4 matériaux. La conception du treillis convertit cela en grands gradients de croissance, qui conduisent à des changements de forme complexes et prévisibles en 3 dimensions (3D). Ils ont démontré cette approche avec une antenne hémisphérique qui déplace la fréquence de résonance lorsqu'elle change de forme et un réseau plat qui se transforme en un visage humain 3D.

Plus précisément, van Rees et ses collègues ont fabriqué le treillis à partir d'un matériau caoutchouteux qui se dilate lorsque la température augmente. Les espaces dans le treillis permettent au matériau de s'adapter plus facilement aux changements particulièrement importants de sa surface. L'équipe du MIT a utilisé une image de Gauss pour créer une carte virtuelle de la flexion de la surface plane pour la reconfigurer en une face. Ils ont ensuite conçu un algorithme pour traduire cela en un modèle de nervures correct dans le treillis.

Ils ont conçu les côtés pour qu'elles croissent à des rythmes différents sur la feuille de mailles, chacune pouvant se plier suffisamment pour prendre la forme d'un nez ou d'une orbite. Le treillis imprimé a été séché dans un four chaud, puis refroidi à température ambiante dans un bain d'eau salée. Le résultat obtenu est un visage humain. L'équipe a également fabriqué un treillis contenant un métal liquide conducteur qui s'est transformé en une antenne active, avec une fréquence de résonance qui change au fur et à mesure de sa déformation.

« J'aimerais que cela soit incorporé, par exemple, à une méduse robotisée qui change de forme en nageant », a déclaré Wim van Rees. « Si vous pouviez utiliser ceci comme un actionneur, comme un muscle artificiel, l'actionneur pourrait être n'importe quelle forme arbitraire qui se transforme en une autre forme arbitraire. Alors vous entrez dans un espace de conception entièrement nouveau dans la robotique douce ». Les scientifiques ont cité dans l’étude plusieurs domaines dans lesquels ce matériau pourrait servir.

Ce genre de matériaux qui changent de forme pourrait être utilisé à l’avenir pour fabriquer des tentes qui peuvent se gonfler ou se déplier d'elles-mêmes, simplement en changeant la température (ou sous l’effet d'autres conditions ambiantes). Parmi les autres utilisations possibles, ils ont mentionné les lentilles déformables des télescopes, les endoprothèses, les échafaudages pour les tissus artificiels et la robotique douce.

Source : Rapport de l’étude

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Avatar de
https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 21:14
Citation Envoyé par Steinvikel Voir le message

Je ne serais pas aussi catégoriques... tous les matériaux sont multi-dimensionnels, et avec une infinité de propriétés ...seulement on choisi de ne nommer que celles qui font sensés dans un contexte donné, soit pour leur utilité, soit pour leur "contre-utilité" (indésirable), soit pour leur manifestation empirique.

Pour moi, le terme 4D spécifie ici l'utilité de 4 "dimensions" : longueur, largeur, hauteur, température
Je n'y vois rien d'aberrant. Il n'est pas question de 4 dimensions "spatio-temporel", mais de 3 de cette catégorie, plus une autre d’ailleurs ...que l'on pourrait classer comme une dimension "structurelle" dans ce contexte, de même qu'un changement de porosité, de polarisation, de réflexion, de densité...
Complètement d'accord.

Mais encore une fois, à chaque innovation technologique c'est toujours le même refrain.
"C'est américain donc c'est de la merde".
"Une technologie à 1000 Tb/s ? C'est de la merde ma grand-mère a même pas 2Mb/s en ADSL chez elle".
"Une piste pour guérir le cancer du côlon ? C'est de la merde j'ai un pote qu'est mort du cancer du poumon".
"La 5G ? C'est de la merde j'en ai pas besoin donc les autres en ont pas besoin".

Il faut avouer qu'il y a ici une certaine posture anti-scientifique, anti-innovation et anti-progrès et avouons que la défiance à la rationalité est dans l'ère du temps

Maintenant, parmi les commentateurs négatifs :
- combien ont lu l'article original ?
- combien ont gratté un peu en profondeur cette innovation ?
- combien ont scruté le brevet déposé à l'US Patent ?
- combien ont regardé le background de Wim van Rees et de son équipe sur LinkedIn par exemple ?

Moi j'ai fait tout ça et je peux vous dire que j'ai lu des choses très intéressantes...
Mais je doute que ça intéresse quiconque ici, dommage

Les gens (ou plutôt l'équipe) qui sont à l'origine de ce projet sont des visionnaires, passionnés et enthousiastes. Ces individus me persuadent que la science et la technologie ont encore des chances de devenir le salut de l'humanité.

Enfin bref

-VX
5  0 
Avatar de xXxNeWgEnErAtIoN
Inactif https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 12:01
Le terme 4D n'a rien à faire ici, la justification pour l'utiliser ici est aussi complètement abusive.

N'importe quel matériau change dans le temps avec les changements de température, l'humidité, l'acidité...

Bref maintenant je vais pouvoir me la péter car j'ai une cheminée qui utilise du bois 4D qui se transforme quand on lui met le feu
8  4 
Avatar de Steinvikel
Membre émérite https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 20:29
Le MIT à fabriqué un Nième matériaux aux propriétés "thermoélastique" remarquables... la raison pour laquelle ils ont dû en fabriquer un nouveau plutôt que d'en utiliser un déjà existant est passé sous silence ici, et peut-être aussi dans leur abstract que je n'ai pas lu. Si c'est le cas, c'est bien dommage.
Par contre, on ne peut que saluer cette "architecture" de formes changeantes. J'en avais déjà vu sur des principes bien plus simples, s'appuyant sur des rigidifieurs, ou pour des formes élémentaires.

Citation Envoyé par xXxNeWgEnErAtIoN Voir le message
Le terme 4D n'a rien à faire ici, la justification pour l'utiliser ici est aussi complètement abusive.
Je ne serais pas aussi catégoriques... tous les matériaux sont multi-dimensionnels, et avec une infinité de propriétés ...seulement on choisi de ne nommer que celles qui font sensés dans un contexte donné, soit pour leur utilité, soit pour leur "contre-utilité" (indésirable), soit pour leur manifestation empirique.

Pour moi, le terme 4D spécifie ici l'utilité de 4 "dimensions" : longueur, largeur, hauteur, température
Je n'y vois rien d'aberrant. Il n'est pas question de 4 dimensions "spatio-temporel", mais de 3 de cette catégorie, plus une autre d’ailleurs ...que l'on pourrait classer comme une dimension "structurelle" dans ce contexte, de même qu'un changement de porosité, de polarisation, de réflexion, de densité...
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Avatar de micka132
Expert confirmé https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 12:03
Citation Envoyé par xXxNeWgEnErAtIoN Voir le message
Le terme 4D n'a rien à faire ici, la justification pour l'utiliser ici est aussi complètement abusive.
Oui et non, on peut faire la même remarque pour les télé/cinémas 3d...Enlèves les lunettes, c'est toujours du 2d
3  0 
Avatar de Aurelien.Regat-Barrel
Expert éminent sénior https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 15:47
Citation Envoyé par xXxNeWgEnErAtIoN Voir le message
j'ai une cheminée qui utilise du bois 4D qui se transforme quand on lui met le feu
je ne pense pas que tu puisses faire reprendre au bois sa forme d'origine en refroidissant ses cendres
3  0 
Avatar de MRSizok
Membre habitué https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 17:04
Je confirme 4D est un peu utilisé par défaut.

Beaucoup de gens vont pas saisir l'idée. Il faudrait un autre terme.
Du coup l'idée du bois n'était pas si mal s'il n'ai pas cramé. Beaucoup de matière, sans transformation abusive, est vivante. Les grandes structures en métal subisse déjà cette effet aussi, les routes, etc... Juste, ici, il est voulut et exacerbé.

Il mérite pas le terme 4D qui est de plus trop simpliste pour quelque chose d'aussi vivant.
1  0 
Avatar de
https://www.developpez.com
Le 08/01/2020 à 12:06
Citation Envoyé par xXxNeWgEnErAtIoN Voir le message
Bah non, pour l'instant il y a 4 dimensions, 3 d'espace et 1 de temps, donc de base n'importe quoi dans l'univers est au moins de dimension 4.

Le reste c'est du bullshit de commercial.
N'importe quoi

Regardes la définition du mot "dimension" en physique...

On distingue sept types de grandeurs physiques, ou dimensions, indépendantes. Toute quantité physique peut s'exprimer comme combinaison de ces grandeurs de base. Dans le système MKSA, les 7 dimensions sont les suivantes :

- la longueur (Mètre)
- la masse (Kilogramme)
- le temps (Seconde)
- l'intensité de courant (Ampère)
- la température (Kelvin)
- la quantité de matière (Mole)
- l'intensité lumineuse (Candela)

On devrait aussi déposer un brevet pour la nouvelle dimension qui définit ce genre d'interventions : le terrible nombre d'âneries par phrase écrite.

-VX
1  0 
Avatar de Steinvikel
Membre émérite https://www.developpez.com
Le 08/01/2020 à 13:25
Citation Envoyé par vxlan.is.top Voir le message
Il faut avouer qu'il y a ici une certaine posture anti-scientifique, anti-innovation et anti-progrès et avouons que la défiance à la rationalité est dans l'ère du temps

Maintenant, parmi les commentateurs négatifs :
- combien ont lu l'article original ?
- combien ont gratté un peu en profondeur cette innovation ?
- combien ont scruté le brevet déposé à l'US Patent ?
- combien ont regardé le background de Wim van Rees et de son équipe sur LinkedIn par exemple ?
Je suis d'accord avec ton analyse de "défiance".
S'i l'article était en rapport direct avec l'informatique, ou l'électronique, ou certains matériaux critiques pour ces 2 secteurs ou celui de l'énergie, j'aurais sûrement lu l'abstract. Malheureusement, actuellement, je n'ai ni le temps ni l'envie ...surtout sur un sujet parallèle sans rapport direct --> les périodes de fêtes ont laissé des "creux" à combler, et avec l'arrêt du support Win7 on redouble d'effort pour contenter tout le monde à migrer sous Win10 "relativement" vite. ^^'

Citation Envoyé par xXxNeWgEnErAtIoN Voir le message
Bah non, pour l'instant il y a 4 dimensions, 3 d'espace et 1 de temps, donc de base n'importe quoi dans l'univers est au moins de dimension 4.
Le reste c'est du bullshit de commercial.
3 dimensions d'espace et 1 de temps, font bien 4 dimensions "spatio-temporelle", seulement il y a également d'autres dimensions en jeu ici, puisque "4D" n'est pas accompagné de "spatio-temporelle", il n'y a aucune garantie que ce soit effectivement ces 4 là. La fameuse "4e dimension" (ex: en science-fiction) est une 4e dimension d'espace (inexistante physiquement, mais mathématiquement), pourtant quand on parle de 4D tout le monde décrète que c'est le temps. Sans référentiel, point de conclusion.

Par simple ctrl + F sur l'abstract --> "Our inverse geometric design and multimaterial 4D printing method can be readily extended to (...)"
Donc c'est la méthode d'impression qui est 4D, quelle est la 4e ? Je ne sais pas. Je suppose que c'est la température.

PS : je préfère que dev.com ne publie pas se genre d'articles, pour ce concentrer sur l'informatique pure et dur, pareil pour les bilans financier des grands acteurs... je ne voudrais pas que ce site se transforme en un semi-torrent de fils d'actualités plus varié les uns que les autres.
Je viens ici principalement pour m'informer et échanger, pas tellement pour ragoter. ^^'
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Avatar de Anselme45
Membre extrêmement actif https://www.developpez.com
Le 07/01/2020 à 17:33
OK, On vit dans un monde où tout nous vient des ricains.

Mais il faut juste préciser que le MIT n'a rien inventé: Les matériaux changeant de forme avec application d'une température X puis reprenant leur forme original à température ambiante existent et sont utilisés dans le monde industriel depuis 30 ans!

Le MIT n'a fait que trouver un matériau de plus. Cela ne va pas révolutionner le monde de la technique.
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Avatar de Neckara
Expert éminent sénior https://www.developpez.com
Le 08/01/2020 à 12:23
Citation Envoyé par vxlan.is.top Voir le message

- la masse (Kilogramme)
- l'intensité de courant (Ampère)
- la température (Kelvin)
- la quantité de matière (Mole)
- l'intensité lumineuse (Candela)
Oui, enfin ça dépend à quel niveau d'abstraction tu te places.

Si tu descends ta description jusqu'aux particules les plus élémentaires, tu peux reconstruire ces métriques en fonction de leur position, ainsi que leur vecteur vitesse.

Citation Envoyé par vxlan.is.top Voir le message

- la longueur (Mètre)
- le temps (Seconde)
Tu peux exprimer le temps en mètres
1s = 299 792 458m.
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