Structures multistables
Structures multistables
Contexte et motivation
Nous passons d’un monde fait de matériaux dont les propriétés dépendent de la composition chimique à un monde où la géométrie joue le rôle le plus important. Des méthodes numériques avancées et des approches basées sur les données sont facilement disponibles pour adapter la microarchitecture des matériaux aux propriétés ciblées. Au lieu d’éviter les instabilités, nous les recherchons pour obtenir des structures transformables qui peuvent se transformer en formes stables prescrites et distinctes. Nous nous appuyons également sur les non-linéarités issues de la géométrie pour simplifier l’actionnement et intégrer l’intelligence dans des structures reconfigurables qui s’adaptent à leur environnement.
Mission et vision
Dans notre laboratoire de recherche, nous nous concentrons sur l'incarnation de l'intelligence physique dans des structures hautement déformables. Cela signifie intégrer des fonctionnalités complexes et multiples dans des systèmes d'ingénierie (par exemple, l'actionnement, la détection, le contrôle) en exploitant les phénomènes non linéaires et géométriques observés lors du gonflage, du pliage, de la découpe, du flambage et du façonnage de la matière. Nous développons des outils théoriques, numériques et expérimentaux pour affiner et appliquer ces phénomènes dans les domaines (1) des structures déployables multistables ; (2) des robots souples pilotés par l'instabilité ; et (3) des métamatériaux mécaniques imprimés en 3D. Notre vision à long terme est de créer une matière adaptative en incorporant l'actionnement, la déformation, le contrôle et la détection dans les matériaux en vrac et la géométrie des dispositifs synthétiques. Cela permettra la conception de machines mécaniques qui adaptent leur forme, leurs propriétés et leur fonctionnalité en fonction de stimuli externes.
Impact antérieur et potentiel
Nos recherches passées ont été présentées dans Nature, Science Robotics, Advanced Functional Materials, Québec Science, Nature Video and Podcast, WIRED, CBC Decouverte et autres.
À l’avenir, nous chercherons à intégrer les instabilités élastiques dans la conception de systèmes hautement déformables et adaptatifs plutôt que de les considérer comme des modes de défaillance structurelle. Cette recherche fondamentale aura un impact immédiat et repoussera les limites des domaines de recherche actifs dans les simulations de mécanique extrême, l’optimisation sans dérivée, l’impression 3D multi-matériaux, la fabrication de composites avancés et la robotique. Les structures basées sur l’instabilité offriront des opportunités à haut risque et à forte récompense pour changer la façon dont nous concevons les systèmes d’ingénierie dans tous les domaines.
Projets actifs
Morphogenèse par instabilités mécaniques : comment la physique de la croissance peut façonner la matière biologique
Conception et fabrication additive de métamatériaux mécaniques modulaires multistables aux propriétés ajustables
Projets passés
Parachutes inspirés du Kirigami : programmer la reconfiguration des disques flexibles
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