Des chercheurs ont créé une structure polymère dite « lanterne chinoise » qui, par compression ou torsion de la structure initiale, peut se transformer rapidement en plus d'une douzaine de formes tridimensionnelles courbées. Ce comportement de déformation rapide peut être contrôlé à distance par un champ magnétique, offrant des applications dans divers scénarios.
La structure de base de la lanterne est obtenue en découpant une feuille polymère en parallélogrammes en forme de losange, puis en découpant une rangée de lignes parallèles au centre de chaque feuille, formant ainsi une rangée de bandes identiques reliées par des barres solides en haut et en bas de la feuille. En connectant les extrémités gauche et droite des barres solides supérieure et inférieure, la feuille polymère forme une structure tridimensionnelle approximativement sphérique, en forme de lanterne chinoise.
L'auteur principal de l'article, le professeur Jie Yin du département de génie mécanique et aérospatial de l'Université d'État de Caroline du Nord, a indiqué que cette forme de base possède une propriété bistable, c'est-à-dire qu'elle a deux formes stables. Elle peut bien sûr maintenir de manière stable la forme de lanterne, mais si la structure est comprimée de haut en bas, elle commence à se déformer lentement jusqu'à atteindre un point critique, où elle bascule soudainement vers une deuxième forme stable, semblable à une toupie. Dans cette forme de toupie, la structure stocke toute l'énergie utilisée pour sa compression. Ainsi, dès qu'on commence à tirer la structure vers le haut, elle atteint un point où toute l'énergie stockée est libérée instantanément, lui permettant de revenir rapidement à la forme de lanterne.
L'auteur principal de l'article, Yangdi Yi, ancien étudiant de l'Université d'État de Caroline du Nord et actuellement post-doctorant à l'Université de Pennsylvanie, a indiqué qu'ils ont découvert qu'en tordant la structure, en pliant vers l'intérieur ou l'extérieur les barres solides du haut ou du bas de la lanterne, ou en combinant arbitrairement ces opérations, de nombreuses autres formes pouvaient être créées. Chacune de ces variations possède également des propriétés multistables. Certaines peuvent basculer entre deux états stables, tandis qu'une autre possède quatre états stables, selon qu'on compresse, tord, ou compresse et tord simultanément la structure.
Les chercheurs, en attachant une fine couche de film magnétique à la barre solide inférieure de la structure, ont pu comprimer ou tordre ces structures à distance à l'aide d'un champ magnétique. Ils ont ensuite démontré plusieurs applications basées sur la transition rapide entre deux formes stables, incluant une pince non invasive pour attraper des poissons, un filtre contrôlant le flux d'eau par ouverture et fermeture, et une structure capable de passer rapidement d'une forme compacte à une forme haute pour ouvrir des conduites effondrées.
