Conception et fabrication de matériaux micro-architecturés déployables – MicroExpand

Les origamis et kirigamis périodiques ont inspiré une nouvelle famille de matériaux architecturés déployables aux propriétés mécaniques remarquables. Grâce à leurs fines jonctions périodiques, ces matériaux présentent des modes de déformation finie à faible énergie qui assurent une très grande déployabilité que l’on peut contrôler voire programmer. Aisément couplée à un actionnement, cette déployabilité se prête idéalement à de nombreuses applications : robots souples, MEMS, substituts pour l’ingénierie tissulaire, absorbeurs de chocs ou de vibrations pour la micro-mécanique, etc.
Malgré un fort potentiel, ces matériaux présentent trois défis qui limitent encore leurs applications. Premièrement, ces concepts de matériaux déployables sont essentiellement présentés à l’échelle centimétrique car leur fabrication à l’échelle microscopique nécessite une très grande résolution et des matériaux adaptés. De plus, le nombre de microstructures déployables connues reste limité et il est nécessaire de systématiser leur étude. Enfin, la conception et la fabrication de ces matériaux impose une modélisation mécanique effective se basant sur les méthodes d’homogénéisation non-linéaire. Ce cadre théorique n’est pas bien établi pour des matériaux présentant de tels contrastes de rigidité et des mécanismes locaux.
L’objectif de ce projet est d’établir un pipeline de modélisation, conception fabrication et caractérisation de matériaux architecturés déployables à l’échelle microscopique. A cette fin, nous proposons :
- D’établir un schéma d’homogénéisation de milieux continus enrichis en grandes transformations.
- De concevoir de nouveaux matériaux architecturés déployables par optimisation topologique.
- De fabriquer et tester des matériaux micro-architecturés déployables en verre.