Arthur Le Ber 2ème année, ESPCI
Gabriel Poras 2ème année, ESPCI
Audrey Brugnoli 5ème année, Design textile et matière, ENSAD
Émy Tsai 4ème année, Design textile et matière, ENSAD
Juliette renard 5ème année, Design textile et matière, ENSAD

Pendant 1 semaine, à l’initiative de PSL, nous nous sommes penchés sur l’univers des bilames et des métamatériaux. Favorisée par la pluridisciplinarité de nos écoles (ENSAD, ESPCI), notre équipe s’est lancée le défi de mettre au point un textile intelligent, qui se dilaterait dans le plan avec la température et permettrait ainsi de concevoir une tente intelligente ou encore des abat-jour dynamiques.

Prémices

Avant de pouvoir s’attaquer au problème d’ensemble, nous avons dans un premier temps pu nous consacrer à l’étude des bilames qui existent depuis longtemps déjà, et permettent par exemple la coupure du gaz en l’absence de flamme, ou le clignotement de guirlandes. Le principe de tels systèmes repose sur l’emploi de deux matériaux dont la dilatation est différente lorsqu’ils sont soumis à une contrainte thermique, hygrométrique, lumineuse…etc… : une courbure apparaît, dont le centre est du côté de la face se dilatant le moins.

De l’usage de la bilame

Pour s’entraîner avec des matériaux facilement manipulables, nous avons employé le système papier (calque)/plastique adhésif : le papier se dilate lorsqu’il est humidifié, tandis que le plastique ne change pas.

Une des difficultés rencontrées, en plus de la fragilité du papier calque, est que lors de sa confection, les fibres sont disposées en faisceaux dans le sens du rouleau, si bien que la bilame ne se courbe que dans le sens orthogonal au rouleau. Ainsi, notre groupe est rapidement passé d’une matrice calque sur laquelle on dispose de l’adhésif à une matrice adhésif sur laquelle on place des bouts d’adhésif.

De ce fait, le sens de courbure n’était plus un problème,mais survenait un autre : le poids des éléments supérieurs à celui de la force engendrée par la bilame.

Pour s’affranchir de ces problèmes de poids, une nouvelle solution a été envisagée : l’utilisation de différents papiers : légers, on utilise ceux qui se dilatent le moins pour les éléments de structure qui ne doivent pas se courber, et les autres pour les bilames.

Différentes petites structures ont été imaginées, de la fleur dont les pétales se ferment lorsqu’ils sont mouillés, à la maille qui se serre ou encore au marcheur qui roule.

Course des marcheurs

Forts de notre expérience sur ce type de bilame, un défi est lancé aux groupes : celui de réaliser la figure animée par une bilame qui se déplacerait le plus loin.

Ce marcheur roulant ressemble à un marcheur, mais est surtout une roue, dont la rotation est entraînée par la chute du haut de ses « jambes ». Cette chute est provoquée par un déplacement du centre de gravité de l’ensemble engendré par la lame verticale que l’on voit au-dessus.

Un autre marcheur, de type roue à aubes a été pensé : chaque aubes peut se courber et ainsi « normalement », par conservation du moment d’inertie, entraîner la rotation de la roue dans l’autre sens.

D’autres plus conventionnels ont été imaginés : il fallait avoir un pied qui avance, tandis que l’autre puisse avancer sur un sens, et ne pas reculer dans l’autre.

De l’usage des métamatériaux

Nous avons eu le droit de profiter de la venue de Corentin Coulais, chercheur à Amsterdam, dont les travaux portent sur des matériaux programmables. Fruits de 3 ans de travail, son équipe a mis au point des méta-cristaux dont les faces se déplacent différemment (rentrent ou sortent), lors de la compression : ainsi, il peut faire apparaître des motifs 2D binaires, à l’aide d’une superposition intelligente de briques élémentaires.

 

 

 

 

 

 

 

 

Plus à notre niveau, nous nous sommes contentés d’essayer de fabriquer des matériaux dont la réponse en déplacement à une contrainte était différente suivant la direction. Nous avons aussi tenté de produire des matériaux auxétiques sur 2D : ces matériaux possèdent la propriété surprenante d’avoir un coefficient de poisson négatif, c’est-à-dire par exemple qu’ils se compriment  horizontalement lorsqu’ils sont compressés verticalement.  Ces matériaux ont été formés dans du silicone, par moulage dans une forêt de pics verticaux, habilement disposés.

Ce genre de matériau peut aussi être conçu à l’aide de pliages : c’est la science de l’origami déployable. En plus de leur aspect visuel agréable, ces pliages auxétiques sont actuellement utilisés pour déployer de manière efficace les panneaux solaires nécessaires au bon fonctionnement des satellites artificiels.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De la feuille au textile

Envoutés par les pliages du papier, nous sommes certains que c’est ce qu’il nous faut pour notre textile innovant : plus stretch qu’un jean stretch, mais plus rigide en bout de course qu’un élastique, naît l’idée de textilily : le pliage intelligent de textile collé avec des plaques de silicone. Pour se lancer, nous avons badigeonné de silicone une feuille de papier déjà pliée : les résultats sont prometteurs, cela rigidifie le papier, et empêche le pliage dans les zones qui ne doivent pas plier.

 

 

Pour continuer, nous nous lançons ensuite dans une matrice textile, sur laquelle sont collées des plaquettes de silicone, qui viennent permettre le pliage là où il est souhaité. La dernière étape serait d’ajouter des bilames au niveau des plis, pour permettre un déploiement contrôlé par la température. Avant les pliages, des essais avaient déjà été menés sur des réseaux,  cela semble prometteur !

 

 

 

 

 

 

Projet final

L’idée de Textilily, le textile innovant, peut être utilisé dans diverses application, dès lors qu’il y a besoin de la modification du volume ou de la surface d’un objet en fonction de la luminosité. Notre équipe a par exemple pensé à une tente, qu’il serait agréable d’utiliser si elle proposait un grand volume en journée, pour permettre aux utilisateurs de se tenir debout, mais dont le volume serait diminué la nuit, pour offrir moins d’air à chauffer par le corps des utilisateurs, et ainsi augmenter la température dans la chambre.

Une autre idée formulée par l’équipe est la mise au point d’un abat-jour qui se déploierait plus ou moins en fonction de la luminosité : on pourrait alors l’associer avec un variateur de luminosité, et de ce fait changer facilement l’ambiance d’une pièce.