Faire progresser la technologie des cristaux liquides pour des matériaux plus flexibles, intelligents et fonctionnels
Une meilleure connaissance des CL permettra d’adopter de nouvelles approches en les appliquant à des contextes totalement différents de ceux des tablettes et des écrans de téléphones portables, qui constituent actuellement leur utilisation la plus courante. Les CL présentent un potentiel énorme pour de nombreuses technologies émergentes car, du fait de leur nature liquide et légère, ils résistent à un fort degré d’étirement et de flexions répétés, et leur fonctionnement ne nécessite souvent pas d’électricité. Par ailleurs, le coût de fabrication des CL reste relativement faible.
Des résultats aussi intéressants qu’inattendus sur les ECL (élastomères à cristaux liquides) à modification de forme
Le projet INTERACT, financé par le CER, a permis de mieux comprendre le comportement des CL lorsqu’ils s’écartent des géométries planes standard dans lesquelles ils ont été étudiés et utilisés pendant des décennies. INTERACT a découvert des caractéristiques totalement imprévues. Par exemple, un type de CL qui présente une disposition anti-ordonnée de ses constituants, c’est-à-dire dont les molécules sont disposées de manière à éviter une certaine direction plutôt que de s’aligner en fonction de celle-ci. «Ce paramètre des CL dit d’ordre négatif avait déjà été théorisé auparavant, mais il n’avait jamais été observé en pratique; or, dans le contexte de nos actionneurs en élastomère CL en forme de coquille, nous avons produit un matériau de ce type», explique Jan Lagerwall, bénéficiaire d’une subvention du CER et chercheur principal. Les ECL constituent une classe unique de matériaux qui permettent de grandes transformations de forme lorsqu’ils sont soumis à divers stimuli. Ces matériaux peuvent être utilisés comme actionneurs, c’est-à-dire comme dispositifs qui convertissent en mouvement un certain type d’énergie stockée. «En raison de cet ordre inversé, le matériau réagit aux changements de température dans le sens exactement opposé à celui des ECL classiques», explique-t-il. Le projet INTERACT a également permis de mieux comprendre comment faire circuler les CL et les solutions de polymères côte à côte. Cela est nécessaire pour fabriquer des fibres à fonction CL qui pourraient être utilisées, par exemple pour des textiles réactifs. «C’est un véritable défi pour de nombreuses combinaisons de matériaux, mais nos recherches nous ont donné une idée beaucoup plus claire de la manière dont les résultats indésirables peuvent être évités», déclare Jan Lagerwall. «Nous avons également fait des progrès significatifs dans les méthodes permettant de conserver l’ordre des cristaux liquides à l’état caoutchouteux ou solide en polymérisant le système sans impact négatif sur l’ordre.» Grâce à ces succès scientifiques, poursuit Jan Lagerwall, le projet «a fait un pas en direction du développement de nouvelles applications CL, du moins en ce qui concerne la technologie portable et l’authentification sécurisée». INTERACT dispose maintenant «d’une compréhension relativement claire de la façon dont les CL peuvent effectivement être incorporés dans de vraies fibres de qualité textile qui pourraient être utilisées pour les vêtements».
Une percée dans le domaine des balises d’authentification sécurisées
Les chercheurs ont créé des balises d’authentification qui fournissent une empreinte digitale unique pour un objet cible. La conception de cette balise lui permet d’être réellement intégrée à l’objet, et de servir d’outil anti-contrefaçon très fiable. L’équipe est parvenue à faire passer ces balises de la couleur à la quasi-invisibilité, ce qui permet de les adapter à l’environnement auquel elles seront appliquées. «Nous pensons qu’elles peuvent devenir totalement invisibles en optimisant davantage les matériaux utilisés», ajoute le chercheur principal. Le projet devant s’achever en mars 2020, l’équipe a déjà déposé une demande de brevet pour ses matériaux, et deux autres sont en préparation. Les expériences en cours portent sur de véritables fibres de qualité textile intégrant des CL, ainsi que sur la réalisation d’ECL tubulaires. Pour les spécialistes des matériaux et tous les physiciens, chimistes et ingénieurs spécialisés dans les CL, INTERACT a clarifié plusieurs questions importantes sur la manière d’intégrer des CL dans des géométries complexes comme les fibres, les coquilles et les tubes. Le projet a démontré que le comportement des CL peut être extrêmement varié, en fonction de la façon dont l’échantillon a été fabriqué et de ses caractéristiques. Pour les ingénieurs et l’industrie en général, «j’espère sincèrement que les résultats d’INTERACT pourront inspirer de nouvelles applications pour les CL, en résolvant les problèmes anciens et émergents de manière novatrice, plus efficace et plus durable grâce à des CL dérivés de la cellulose», conclut Jan Lagerwall.
Mots‑clés
INTERACT, CL, matériaux, ECL, polymère, fibres adaptées aux textiles, balise d’authentification
