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Pedro Reis, instructeur au département de mathématiques du MIT, n'a pas eu à aller bien loin pour trouver un sujet pour sa dernière étude. En passant devant le Edgerton Center dans le bâtiment 4, Reis a remarqué que de minuscules cloques se formaient dans un logo du MIT fabriqué à partir de ruban d'emballage alors qu'il se décollait lentement d'une porte en verre.
Un signe inspirant Ce logo de ruban d'emballage sur la porte d'un laboratoire du MIT a incité le chercheur Pedro Reis à étudier la physique derrière le délaminage.
C'est quelque chose qui vous entoure tout le temps, mais si vous le regardez d'une manière différente, vous pouvez voir quelque chose de nouveau, dit-il.
Cette histoire faisait partie de notre numéro de septembre 2009
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Reis et ses collègues du Centre national français de la recherche scientifique savaient que différents taux d'expansion induite par la chaleur entre un film mince et la surface à laquelle il est attaché peuvent provoquer leur séparation, un processus connu sous le nom de délaminage. Par exemple, la lumière du soleil peut produire des cloques sur les autocollants fixés aux fenêtres. Et ils savaient que le délaminage peut également se produire lorsqu'une surface est comprimée ; le film se plie avec la surface jusqu'à ce que les forces de compression deviennent trop importantes, ce qui le fait sortir de la surface pour former des cloques.
Pour en savoir plus sur la mécanique du délaminage causé par la compression de surface, les chercheurs ont comprimé et étiré des surfaces avec des films minces qui leur sont attachés et ont mesuré les dimensions des cloques résultantes. Leur analyse a révélé que la formation, la taille et l'évolution des cloques dépendent de plusieurs facteurs : l'élasticité de l'autocollant, l'élasticité de la surface sur laquelle il est collé et la force d'adhérence entre eux.
Bien que le délaminage soit généralement quelque chose à éviter, les chercheurs ont réalisé qu'ils pourraient utiliser leurs découvertes pour améliorer l'électronique extensible utilisée dans le papier électronique et les écrans flexibles. Ces dispositifs flexibles se sont avérés difficiles à concevoir, car la torsion a tendance à endommager le câblage électrique. En séparant partiellement les fils du matériau grâce à un processus de délaminage soigneusement contrôlé, les ingénieurs pourraient fabriquer des composants électroniques extensibles qui ne se cassent pas lorsque le substrat est étiré et tordu.
D'autres ont essayé de fabriquer de l'électronique extensible en utilisant des techniques de microfabrication complexes pour créer des cloques entre les fils et les matériaux de surface. Mais cette approche peut parfois forcer les cloques à devenir trop grandes, entraînant des défauts structurels. Le modèle développé par Reis et ses collègues peut prédire la bonne taille de blister pour des matériaux aux caractéristiques différentes, ce qui permet de fabriquer des matériaux flexibles plus robustes.
Avec le nouveau modèle, que les chercheurs ont décrit dans les Actes de la National Academy of Sciences, les ingénieurs peuvent faire varier la force adhésive et les propriétés élastiques des surfaces et des fils de manière contrôlée, ce qui facilite la conception de téléphones portables pliables, par exemple, ou vêtements qui intègrent des capteurs électroniques.