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Matériaux « intelligents » : à la recherche de nouvelles applications

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Publié le mardi 29 mai 2018

Des recherches menées par des scientifiques de l’Université du Luxembourg ont montré le potentiel des coques de cristaux liquides comme matériau de base pour une vaste gamme d’applications futures, allant de la conduite autonome à la technologie de lutte contre la contrefaçon en passant par une nouvelle catégorie de capteurs.

Les cristaux liquides, déjà largement utilisés dans les téléviseurs à écran plat, sont des matériaux qui se trouvent entre l’état solide et liquide. Le Prof. Jan Lagerwall et son équipe du Physics and Materials Science Research Unit (PHYMS) de l’Université du Luxembourg étudient depuis plusieurs années les propriétés mécaniques et optiques uniques des coques microscopiques produites à partir de cristaux liquides. Dans le cadre d’une collaboration multidisciplinaire avec les chercheurs Dr Gabriele Lenzini et Prof. Peter Ryan de l’Interdisciplinary Center for Security and Trust (SnT) de l’Université ainsi que Mathew Schwartz, professeur adjoint au New Jersey Institute of Technology, ils ont récemment publié un rapport dans la revue scientifique Advanced Materials, dans lequel ils décrivent des applications futures potentiellement révolutionnaires du matériau.

La conduite autonome

Les coques de cristaux liquides mesurent seulement une fraction de millimètre ; elles sont donc facilement applicables sur des surfaces. C’est une des propriétés uniques qui pourrait permettre l’utilisation des coques en ingénierie. En réfléchissant la lumière de manière très sélective, elles peuvent être disposées en motifs lisibles par les machines, de façon semblable à un code QR, ajoutant aux objets des informations codées. « Ces motifs pourraient être utilisés pour guider des véhicules autonomes ou pour commander des robots lors de la manipulation de pièces dans une usine. Ceci pourrait prendre de l’importance, en particulier dans les applications à usage intérieur, où les appareils GPS ne fonctionnent pas », explique le Prof. Lagerwall.

Autonomous Driving System

 

Les coques peuvent être fabriquées de manière à ne réfléchir que certaines longueurs d’onde de lumière, comme l’infrarouge, qui seraient invisibles à l’œil humain. Étant donné que les coques de cristaux liquides réfléchissent la lumière « de façon omnidirectionnelle », ce qui signifie que le spectateur voit le même motif indépendamment de sa position et de son angle de vue, les motifs peuvent même être lus par des objets en mouvement.

La robotique & la technologie des capteurs

En outre, les coques peuvent être fabriquées de manière à modifier leur structure lorsqu’elles sont exposées à certains impacts externes, tels que la pression, la chaleur ou des produits chimiques spécifiques. En utilisant des ordinateurs pour interpréter ces changements, les coques pourraient par exemple être utilisées comme des capteurs, par exemple comme des capteurs de pression au bout des doigts des robots permettant une sensation tactile, ce qui est actuellement difficile à réaliser en robotique. Elles serviraient également pour la signalisation des issues de secours à l’intérieur des bâtiments qui ne deviendraient visibles que lorsque la température dépasse un certain seuil. Le grand avantage de ces capteurs est qu’ils réagissent passivement aux impacts externes et n’ont pas besoin d’électricité ni de batteries.

Sprinkler System

 

La prévention de la contrefaçon

Enfin, les coques de cristaux liquides pourraient prévenir les contrefaçons. Les micro-motifs qui émergent lorsque les coques sont rassemblées sont uniques et impossibles à copier. Ils pourraient ainsi être attachés à des objets de valeur, tels que des œuvres d’art ou des produits pharmaceutiques coûteux. Combinés à des outils cryptographiques, ils formeraient un système permettant de garantir à l’acheteur ou à l’utilisateur qu’il dispose du produit original, et non d’une contrefaçon.

Le Prof. Lagerwall indique clairement que les idées exposées dans le rapport doivent faire l’objet de recherches plus approfondies. Il ajoute : « Notre espoir est que l’article puisse stimuler la recherche future sur les matériaux à cristaux liquides vers de nouvelles orientations conformes aux développements sociétaux actuels. »

Photos : © Université du Luxembourg 2018