Outre les os, notre corps est presque entièrement constitué de tissus biologiques mous. Et les articles comme les implants médicaux ou les appareils électroniques portables contiennent presque toujours au moins quelques composants rigides. Alors que de plus en plus d'appareils sont développés pour être utilisés sur ou dans notre corps, ces appareils ont tendance à ne pas ressembler beaucoup à un corps.
Même si ces appareils contiennent des matériaux synthétiques plus souples, il existe toujours une ligne claire entre les matériaux souples et durs. Ces limites peuvent provoquer un inconfort, une fonction réduite et une défaillance mécanique en cas de stress.
Dans la nature, les tissus biologiques évitent souvent ces limites abruptes en passant progressivement d’une rigidité faible à une rigidité élevée au fur et à mesure qu’ils s’étirent d’un point à un autre. Par exemple, les tendons assurent une transition en douceur entre un tissu musculaire relativement mou et un os dur.
Un nouveau type de résine d’impression 3D pourrait changer cela en donnant aux objets individuels des duretés variables.
Les scientifiques du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) et de MetaCorp ont maintenant reproduit cette propriété dans une résine d'impression 3D thiol-ène-époxy « one-pot ». Comme les autres résines photosensibles, cette résine passe d'un état visqueux à un état solide lorsqu'elle est exposée à la lumière. En projetant ces motifs dans des cavités latérales transparentes en résine, des objets sont créés.
Mais dans ce cas, l’intensité de la lumière détermine la dureté du solide. Ainsi, en faisant varier stratégiquement l’intensité de la lumière tout au long du processus de fabrication, il est possible de faire passer progressivement un seul objet de la douceur dans une zone à la dureté dans une autre. La ténacité du matériau augmente également jusqu'à 10 fois tout au long du gradient.
Lors d'une démonstration de cette technologie, des scientifiques l'ont utilisée pour imprimer un appareil tout-en-un monté sur le doigt, capable de convertir des messages texte en braille. Lorsqu'il est fixé à une pompe à air, l'appareil portable pousse l'air dans et hors d'un tampon qui appuie contre le bout des doigts de l'utilisateur, reproduisant la sensation de toucher des caractères braille en relief.
"Ce travail visait à déterminer si nous pouvions créer un gradient mécanique continu de doux à rigide dans un seul système de résine", a déclaré le scientifique principal, le Dr Sijia Huang du LLNL. "Ici, nous imprimons tout ce que nous voyons, en utilisant simplement une dose de lumière pour contrôler le module."
Un article sur la recherche a été récemment publié dans la revue Matter.