Les métamatériaux, une classe de matériaux spéciaux dont les propriétés sont principalement déterminées par leur microstructure interne plutôt que par leur composition chimique, ont suscité une attention considérable dans le domaine des matériaux d'ingénierie ces dernières années. Au cours de la dernière décennie, la plupart des métamatériaux ont été conçus pour être légers et à haute résistance, mais de nouvelles recherches du département de génie mécanique du MIT ouvrent une nouvelle voie pour la conception de métamatériaux souples, conformes et déformables.
L'équipe de recherche a proposé un cadre de conception computationnelle axé sur la création de métamatériaux tridimensionnels tissés. Ces métamatériaux sont constitués de fibres entrelacées formant des unités, les fibres pouvant entrer en contact et s'enchevêtrer d'elles-mêmes, conférant au matériau des propriétés uniques. « Les matériaux souples sont essentiels pour relever les défis émergents en ingénierie dans des domaines tels que la robotique douce et les dispositifs biomédicaux », a déclaré le professeur Carlos Portela, responsable du projet. L'article connexe a été publié dans la revue « Nature Communications » et fournit un code open source, permettant aux utilisateurs de créer des conceptions répondant à des spécifications particulières et de générer des fichiers pour l'impression ou la simulation.
Les processus traditionnels de tricotage ou de tissage sont limités par le matériel, offrant un choix restreint de motifs. Cependant, le nouveau cadre surmonte cette limitation, permettant de concevoir des motifs intéressants et révolutionnant ainsi les performances des textiles. La docteure Molly Carton souligne que le cadre permet de personnaliser les métamatériaux, leur permettant d'être plus ou moins rigides dans différentes zones, ou de changer de forme lors de l'étirement, démontrant ainsi des propriétés difficiles à réaliser avec les matériaux souples traditionnels. De plus, le cadre de simulation peut prédire la réponse en déformation du matériau, capturer des phénomènes complexes tels que le contact interne et l'enchevêtrement des fibres, et concevoir des modes pour prédire et résister à la déformation ou à la déchirure.
Ce travail fournit pour la première fois aux utilisateurs des outils pour concevoir, imprimer et simuler de nouveaux métamatériaux extensibles et résistants. En ajustant les paramètres géométriques, les utilisateurs peuvent contrôler et prédire la manière dont le matériau se déforme et se rompt, étendant considérablement l'espace des performances des métamatériaux tissés. Carton a déclaré qu'elle était convaincue que ce cadre jouerait un rôle dans de multiples disciplines et qu'elle espérait que d'autres chercheurs exploreraient les possibilités des treillis tissés, ouvrant ainsi un nouveau chapitre.
Pour plus d'informations : Auteurs : Molly Carton et al., Titre : « Un cadre de conception pour les métamatériaux tridimensionnels tissés programmables », Publié dans : « Nature Communications » (2026). Informations sur la revue : « Nature Communications »
