Un hydrogel photosensible imprimable en 3D à l'étude

Un hydrogel photosensible imprimable en 3D à l’étude

Des ingénieurs de l’Université Rutgers du New Jersey s’inspirent de la peau des céphalopodes pour créer un matériau imprimable en 3D et capable de changer de forme lorsqu’il est exposé à la lumière. Robotique molle, écrans flexibles et camouflage militaire sont autant d’applications potentielles.

En 2019, nous vous parlions déjà des chromatophores, dont le fonctionnement a inspiré une équipe de chercheurs de l’université de Californie pour la conception d’un matériau composite avec des propriétés de thermorégulation. Il est cette fois-ci question d’un gel photosensible intelligent destiné à l’impression 3D de muscles artificiels.

Les chromatophores, des cellules pour le camouflage et la communication

La peau de ce poulpe possède des cellules qui changent de couleur : les chromatophores. Ce phénomène étonnant a inspiré les ingénieurs de Rutgers. (Crédit : Noaa Okeanos Explorer Program, Galápagos Rift Expedition 2011.)

Ces cellules présentes dans le derme d’animaux comme les poulpes, sèches, calmars ou caméléons contiennent des pigments qui ont la particularité d’absorber ou de diffracter la lumière. En se déformant, chaque chromatophore peut modifier la distribution de ces pigments. C’est cette combinaison complexe de chromatophores qui permet aux animaux de se camoufler ou d’utiliser un mode de communication visuelle.

Un hydrogel photosensible intelligent

Une équipe d’ingénieurs de l’Université Rutgers s’est inspirée de cette spécificité pour mettre au point un hydrogel imprimable en 3D et contrôlable par la lumière.

Bien qu’ils contiennent de l’eau, les hydrogels sont des matériaux qui ont la particularité de garder leur forme et de rester solides. En incorporant un nanomatériau photosensible dans cet hydrogel, les ingénieurs ont ainsi créé une sorte de « muscle artificiel », qui se contracte en réponse à un changement de lumière.

D’après l’étude publiée dans le journal ACS Applied Materials & Interfaces, cet hydrogel composite intelligent est composé :

de nanoparticules de polydopamine (PDA-NPs) ;
d’un hydrogel d’acide acrylique ;
d’un diacrylate de polyéthylène glycol.

Pour créer ce matériau, les ingénieurs ont utilisé une technologie d’impression 3D particulière : la micro-stéréolithographie par projection de multimatériaux (MM-PμSL).

Des applications multiples

Howon Lee, professeur adjoint du Department of Mechanical and Aerospace Engineering de l’Université Rutgers et co-auteur de l’étude, affirme dans un communiqué de presse :

« Les écrans électroniques sont partout et malgré des avancées remarquables, comme le fait de devenir plus minces, plus grands et plus lumineux, ils sont basés sur des matériaux rigides, ce qui limite les formes qu’ils peuvent prendre et la façon dont ils s’interfacent avec les surfaces 3D. »

Les applications potentielles qui sont évoquées dans ce communiqué vont du camouflage militaire à la création d’écrans souples. Ces travaux se poursuivent et les prochaines étapes concerneront l’amélioration de la sensibilité, du temps de réponse, de l’emballage, de la durabilité et de l’évolutivité.