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Des chercheurs de l’université californienne de Berkeley, aux États-Unis, ont créé un revêtement caméléon capable de changer de couleur lorsqu’il est étiré ou plié. Plusieurs applications sont envisageables, du camouflage pour les carrosseries de véhicules en passant par des écrans géants ou des capteurs de résistance structurelle pour les bâtiments ou l’aéronautique.
Il y a plusieurs années de cela, Futura-Sciences évoquait la création d’un gel polymère capable de changer de couleur en réagissant à divers stimuli (température, pression, humidité, concentration en sel). Dans un registre différent, des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley, aux États-Unis, ont créé ce qu’ils appellent une « peau caméléon » dont la couleur peut varier selon qu’elle est pliée ou étirée. Ce revêtement extrêmement fin pourrait déboucher sur des applications dans le domaine des loisirs, de la sécurité et de la surveillance.
Dans un article publié par la revue Optica, l’équipe emmenée par Connie Chang-Hasnain, professeur de génie électrique et sciences informatiques, explique qu’elle s’est inspirée de la nature et de certaines espèces de papillons et de coléoptères dont les couleurs irisées proviennent d’un jeu avec la longueur d’onde de la lumière. Cette approche dite structurelle, par opposition aux techniques chimiques à base de colorants et de pigments, est déjà utilisée en astronomie avec les réseaux de diffraction. Mais les pertes optiques sont trop importantes pour assurer un contrôle efficace des couleurs. C’est là que l’innovation de l’équipe de Berkeley fait la différence.
Un film de silicium de 120 nanomètres d’épaisseur
En effet, s’inspirant des réseaux de diffraction, les chercheurs ont eu recours à une technique de gravure nanométrique afin de créer non pas des fentes mais des rangées de crêtes espacées à intervalles réguliers sur un film de silicium mille fois plus fin qu’un cheveu humain. Au lieu de réfléchir tout le spectre visible, ces crêtes réfléchissent une longueur d’onde lumineuse spécifique qui correspond à la couleur voulue. Le changement de couleur est contrôlé par la variation de l’espacement entre les crêtes sous l’effet d’un mouvement de flexion ou d’étirement.
Pour créer leur matériau flexible, les chercheurs de l’université Berkeley sont parvenus à réaliser leur gravure sur un film de silicium de 120 nanomètres d’épaisseur qui a été ensuite incorporé dans une membrane en silicone afin de créer ce matériau dont la texture se rapproche d’une peau artificielle. Actuellement, la membrane peut passer du vert au jaune, orange et rouge avec une variation de seulement 25 nanomètres de la période du réseau de crêtes qui correspond à une variation de 541 à 580 nanomètres de la longueur d’onde de la couleur. Selon les données des chercheurs, ce matériau est capable de réfléchir 83 % de la lumière. Et ils pensent pouvoir améliorer le dispositif afin de couvrir un large éventail de couleurs.
La technique employée pour créer cette « peau caméléon » a l’avantage d’obtenir un matériau très fin et simple à produire. Les scientifiques de Berkeley entrevoient plusieurs débouchés. Par exemple, ce type de revêtement pourrait servir à fabriquer des écrans de plein air, à créer un camouflage actif sur les carrosseries des véhicules ou encore des capteurs pour mesurer l’usure structurelle des bâtiments ou des ailes d’avion. Mais avant cela, le professeur Chang-Hasnain reconnaît qu’il va d’abord lui falloir parvenir à augmenter la taille de ce matériau qui ne fait pour le moment qu’un centimètre carré. « La prochaine étape est de reproduire cela à plus grande échelle et il y a déjà des installations qui pourraient le faire », précise-t-elle.
Par Marc Zaffagni
Futura-Sciences
Des chercheurs de l’université de Californie à Berkeley, aux États-Unis, ont créé ce qu’ils appellent une « peau caméléon » flexible qui réagit lorsqu’elle est pliée ou étirée. Le procédé repose sur une technique de gravure nanométrique qui joue sur la réfraction de la longueur d’onde de la couleur. © Connie Chang-Hasnain, UC Berkeley
Dans un article publié par la revue Optica, l’équipe emmenée par Connie Chang-Hasnain, professeur de génie électrique et sciences informatiques, explique qu’elle s’est inspirée de la nature et de certaines espèces de papillons et de coléoptères dont les couleurs irisées proviennent d’un jeu avec la longueur d’onde de la lumière. Cette approche dite structurelle, par opposition aux techniques chimiques à base de colorants et de pigments, est déjà utilisée en astronomie avec les réseaux de diffraction. Mais les pertes optiques sont trop importantes pour assurer un contrôle efficace des couleurs. C’est là que l’innovation de l’équipe de Berkeley fait la différence.
Un film de silicium de 120 nanomètres d’épaisseur
En effet, s’inspirant des réseaux de diffraction, les chercheurs ont eu recours à une technique de gravure nanométrique afin de créer non pas des fentes mais des rangées de crêtes espacées à intervalles réguliers sur un film de silicium mille fois plus fin qu’un cheveu humain. Au lieu de réfléchir tout le spectre visible, ces crêtes réfléchissent une longueur d’onde lumineuse spécifique qui correspond à la couleur voulue. Le changement de couleur est contrôlé par la variation de l’espacement entre les crêtes sous l’effet d’un mouvement de flexion ou d’étirement.
Pour créer leur matériau flexible, les chercheurs de l’université Berkeley sont parvenus à réaliser leur gravure sur un film de silicium de 120 nanomètres d’épaisseur qui a été ensuite incorporé dans une membrane en silicone afin de créer ce matériau dont la texture se rapproche d’une peau artificielle. Actuellement, la membrane peut passer du vert au jaune, orange et rouge avec une variation de seulement 25 nanomètres de la période du réseau de crêtes qui correspond à une variation de 541 à 580 nanomètres de la longueur d’onde de la couleur. Selon les données des chercheurs, ce matériau est capable de réfléchir 83 % de la lumière. Et ils pensent pouvoir améliorer le dispositif afin de couvrir un large éventail de couleurs.
La technique employée pour créer cette « peau caméléon » a l’avantage d’obtenir un matériau très fin et simple à produire. Les scientifiques de Berkeley entrevoient plusieurs débouchés. Par exemple, ce type de revêtement pourrait servir à fabriquer des écrans de plein air, à créer un camouflage actif sur les carrosseries des véhicules ou encore des capteurs pour mesurer l’usure structurelle des bâtiments ou des ailes d’avion. Mais avant cela, le professeur Chang-Hasnain reconnaît qu’il va d’abord lui falloir parvenir à augmenter la taille de ce matériau qui ne fait pour le moment qu’un centimètre carré. « La prochaine étape est de reproduire cela à plus grande échelle et il y a déjà des installations qui pourraient le faire », précise-t-elle.
Par Marc Zaffagni
Futura-Sciences