Des écrans flexibles inspirés par la peau du caméléon

Il est désormais possible de concevoir des écrans flexibles capables de changer de couleur, de transmettre des informations et même de communiquer de façon cryptée par le biais de radiations infrarouges.

Ces innovations doivent leur existence aux chercheurs de l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, inspirés par le mécanisme de changement de couleur chez les animaux comme le caméléon ou le poulpe.

Des ailettes robotiques pour une communication innovante

Les ingénieurs ont développé des ailettes robotiques à mouvement oscillatoire, contrôlées par des forces capillaires pour créer des affichages multipixels à lumière optique et infrarouge commutables. Ces nouveaux dispositifs se révèlent être 1 000 fois plus éco-énergétiques que les dispositifs d’émission de lumière conventionnels.

Cette recherche, dirigée par le professeur Sameh Tawfick, spécialiste des sciences et de l’ingénierie mécanique, explore comment des ailettes flexibles et des fluides peuvent changer d’état – droit ou courbé, chaud ou froid – en contrôlant le volume et la température de minuscules pixels remplis de fluide.

Des pixels à ailettes pour des images dynamiques

En jouant sur le volume des fluides contenus dans les pixels, les chercheurs ont réussi à orienter les mouvements des ailettes, à la manière des anciens flip clocks. De plus, la variation de température permet aux pixels de communiquer grâce à l’énergie infrarouge.

L’intérêt de Tawfick pour l’interaction des forces élastiques et capillaires, ou élasto-capillarité, est au cœur de cette innovation. Il compare ce phénomène à ce qui se passe quand nos cheveux se mouillent et collent ensemble avant de se défaire une fois secs.

Dans le laboratoire, l’équipe a conçu des « pixels » de quelques millimètres contenant des ailettes en polymère flexible. Ces ailettes se courbent lorsque le pixel est rempli de fluide et se redressent lorsque celui-ci est évacué.

Par ailleurs, une autre caractéristique de ces nouveaux affichages est la capacité d’envoyer deux signaux simultanément – un visible à l’œil nu et un autre uniquement détectable à l’aide d’une caméra infrarouge.

Vers une résolution des limitations de l’innovation

Cependant, les nouveaux affichages présentent quelques limites, selon M. Tawfick.

En construisant les nouveaux dispositifs, l’équipe a découvert que les minuscules pompes nécessaires pour contrôler les fluides des pixels n’étaient pas disponibles dans le commerce, et que l’ensemble du dispositif était sensible à la gravité, ce qui signifie qu’il ne fonctionne que lorsqu’il est en position horizontale.

« Dès que l’on tourne l’écran de 90 degrés, les performances se dégradent considérablement, ce qui est préjudiciable à des applications telles que les panneaux d’affichage et autres enseignes destinées au public« , a déclaré M. Tawfick. « La bonne nouvelle, c’est que nous savons que lorsque les gouttelettes de liquide deviennent suffisamment petites, elles deviennent insensibles à la gravité, comme lorsque vous voyez une goutte de pluie collée à votre fenêtre et qu’elle ne tombe pas. Nous avons découvert que si nous utilisons des gouttelettes de liquide cinq fois plus petites, la gravité ne sera plus un problème« .

L’équipe a déclaré qu’étant donné que la science qui sous-tend l’effet de la gravité sur les gouttelettes est bien comprise, elle constituera le point focal de leur prochaine application de la technologie émergente.

M. Tawfick s’est dit très enthousiaste à l’idée de voir cette technologie évoluer, car elle apporte une idée nouvelle à un marché important, celui des grands écrans réfléchissants. « Nous avons mis au point une toute nouvelle génération d’écrans qui nécessitent un minimum d’énergie, sont évolutifs et même suffisamment flexibles pour être placés sur des surfaces incurvées« .

Légende illustration – Les ingénieurs de l’université de l’Illinois Urbana-Champaign ont mis au point un nouveau type d’écrans d’affichage qui utilisent des ailettes flexibles, des températures variables et des gouttelettes de liquide qui peuvent être disposées dans diverses orientations pour créer des images. Le contrôle est suffisamment précis pour réaliser des mouvements complexes, comme la simulation de l’ouverture d’une fleur. Avec l’aimable autorisation de Sameh Tawfick