La peau synthétique inspirée de la pieuvre bénéficie d’une avancée technique notable : une nouvelle « peau photonique souple » peut changer à la fois de couleur et de texture de surface à la demande, en utilisant un polymère gonflable structuré avec des outils issus de la fabrication des semi-conducteurs. Pour les lecteurs d’Elektor qui suivent l’archive Robotique, il s’agit de l’une de ces histoires de « science des matériaux » qui se classent directement dans la catégorie « matériel du futur avec lequel vous pourriez réellement réaliser un prototype ». Un article universitaire explique le mécanisme et pourquoi l’équipe estime que cela est important pour la robotique, le camouflage et les technologies d’affichage.

Peau synthétique inspirée de la pieuvre : fonctionnement

L’astuce commence avec un film polymère qui gonfle en absorbant l’eau. En utilisant la lithographie par faisceau d’électrons (la même famille de méthodes de structuration que vous reconnaîtrez dans le secteur avancé des semi-conducteurs), les chercheurs « règlent » localement la capacité d’absorption de différentes zones, de sorte que la topographie qui apparaît à l’état humide est programmable et très détaillée. Dans leurs démonstrations, des motifs émergent rapidement et peuvent atteindre des tailles de structure plus fines qu’un cheveu humain. Une fois sec, le film redevient plat ; en ajoutant un solvant de type alcool, il est possible d’extraire l’eau plus rapidement afin de réinitialiser la surface.

Carte en fausses couleurs montrant comment la structuration par faisceau d’électrons contrôle les changements de texture de surface dans un film polymère mince exposé à l’eau.
Des zones définies par faisceau d’électrons dans un film polymère mince gonflent différemment au contact de l’eau, produisant des changements contrôlés de texture de surface. Source : Siddharth Doshi, Katie Richards, Neerav Soneji.
La couleur est obtenue grâce à une pile optique plutôt qu’à des pigments. En ajoutant de fines couches métalliques, le film forme des résonateurs de Fabry-Pérot qui réfléchissent différentes longueurs d’onde selon l’espacement de la cavité. Lorsque le polymère gonfle (ou gonfle différemment selon les zones), l’espacement varie et la couleur apparente évolue avec lui. C’est un bel exemple d’ingénierie : ce sont la géométrie et l’épaisseur qui « affichent » la couleur, et non des colorants.

Pourquoi la texture compte autant que la couleur

En pratique, la peau synthétique inspirée de la pieuvre ne consiste pas tant à « devenir rouge » qu’à contrôler la manière dont la lumière est diffusée par la surface. La texture peut faire passer un aspect de brillant à mat, ou disperser les reflets qui trahissent les matériaux artificiels. C’est précisément ce type d’effet secondaire qui fait qu’une démonstration de camouflage paraît convaincante en vidéo mais ne tient pas la route sous un éclairage réel.

De la démonstration du labo à la peau de robot

Actuellement, l’approche repose sur des liquides (mouillage, gonflement, séchage), ce qui constitue à la fois un avantage et une limitation. C’est un avantage car le système est mécaniquement simple et réversible ; c’est une limitation car les robots ne souhaitent généralement pas embarquer des cartouches de « solvant pour peau » sauf si un système microfluidique est prévu. Les prochaines étapes évidentes consistent à intégrer la microfluidique, accélérer et mieux maîtriser la réponse, et fermer la boucle avec la détection et la vision. Pour un contexte scientifique plus approfondi, Nature propose également une courte explication, et le travail original est présenté dans un article de Nature.

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