Inspiré par la nature, en particulier par la façon dont certaines structures biologiques peuvent répondre aux changements dans leur environnement avec un changement de leur forme physique, les scientifiques de l’Institut Wyss à l’Université de Harvard et de l’école John A. Paulson Harvard of Engineering and Applied Sciences ont imprimé un liquide semblable à un hydrogel composite qui contient des fibrilles de cellulose alignés avec précision, de très petites fibres de la matière solide qui contribue à la rigidité de plantes, présents dans les parois cellulaires. Le composite d’hydrogel se solidifie rapidement lorqsqu’il est en cours d’impression, ce qui permet à des modèles plus complexes de se former.
Les hydrogels sont des matériaux polymères qui peuvent absorber de grandes quantités d’eau, et sont utilisés dans toutes sortes de lentilles de contact pour des couches pour bébés et des pansements. Dans ce cas, ils ont été combinés avec de la cellulose fibreuse résistante et imprimé dans un modèle très spécifique pour produire une «fleur» en forme d’orchidée qui change de forme lorsqu’il est immergé dans l’eau. Cette vidéo montre le procédé d’impression utilisé, et certaines de ces fleurs en action. Le composant d’hydrogel permet des mouvements de pliage, tandis que les fibrilles de cellulose contribuent rigidité à la structure.
Si une partie de ce changement de forme est à attribuer aux matériaux utilisés, le reste est lié à la façon dont l’imprimante a été programmé pour imprimer cette structure. Le motif précis de l’impression permet à l’hydrogel d’enfler dans des endroits très spécifiques sur la «fleur» qui lui permet de se plier dans les formes désirées car elle absorbe l’eau. Comme le matériau est capable d’absorber plus d’eau au cours du temps jusqu’à ce qu’il soit totalement saturé, la fleur continue de fléchir et de se plier.
Dans cette recherche, le stimulus est de l’eau, mais les plantes peuvent répondre à une série de changements dans leur environnement, et ne furent jamais vraiment utilisé comme source d’inspiration, en premier lieu. Ce groupe de scientifiques ne pensent pas juste à l’extérieur de la boîte, mais beaucoup plus loin au-delà. En changeant les matériaux utilisés comme l’encre de l’imprimante, les structures peuvent être reproduites. Grâce à cette recherche étendue, les scientifiques voient toute l’étendue des applications potentielles. Comme ils ont dit la Gazette de Harvard, « la nouvelle méthode ouvre de nouvelles applications potentielles de la technologie d’impression 4D, y compris les textiles intelligents, l’électronique gazeuses, des dispositifs biomédicaux, et l’ingénierie tissulaire. »