Les objets peuvent maintenant changer de couleur comme un caméléon

Les capacités de changement de couleur des caméléons ont longtemps déconcerté les observateurs volontaires. Le philosophe Aristote lui-même a longtemps été mystifié par ces créatures adaptatives. Mais alors que les humains ne peuvent pas encore se camoufler bien au-delà d’une tenue verte pour correspondre à l’herbe, les objets inanimés sont une autre histoire.

Une équipe du MIT Laboratoire d’informatique et d’intelligence artificielle (CSAIL) nous a rapprochés de cette réalité caméléon, par le biais de un nouveau système qui utilise de l’encre reprogrammable pour permettre aux objets de changer de couleur lorsqu’ils sont exposés aux ultraviolets (UV) et aux sources de lumière visible.

Surnommé « PhotoChromeleon », le système utilise un mélange de colorants photochromiques qui peuvent être pulvérisés ou peints sur la surface d’un objet pour changer sa couleur – un processus entièrement réversible qui peut être répété à l’infini.

PhotoChromeleon peut être utilisé pour personnaliser n’importe quoi, d’un étui de téléphone à une voiture, ou des chaussures qui nécessitent une mise à jour. La couleur reste inchangée, même lorsqu’elle est utilisée dans un environnement naturel.

« Ce type spécial de teinture pourrait permettre une myriade d’options de personnalisation qui pourraient améliorer l’efficacité de la fabrication et réduire le gaspillage global « , affirme Yuhua Jin, auteur principal d’un nouvel article sur le projet, après son doctorat à la CSAIL. « Les utilisateurs pouvaient personnaliser leurs effets personnels et leur apparence sur une base quotidienne, sans avoir besoin d’acheter le même objet plusieurs fois dans différentes couleurs et styles. »

PhotoChromeleon s’appuie sur l’ancien système de l’équipe,  » « .ColorMod »qui utilise une imprimante 3D pour fabriquer des articles qui peuvent changer de couleur. Frustrée par certaines des limites de ce projet, telles qu’un petit schéma de couleurs et des résultats à basse résolution, l’équipe a décidé d’étudier les mises à jour potentielles.

Avec ColorMod, chaque pixel d’un objet devait être imprimé, de sorte que la résolution de chaque petit carré était quelque peu granuleuse. En ce qui concerne les couleurs, chaque pixel de l’objet ne pouvait avoir que deux états : transparent et sa propre couleur. Ainsi, un colorant bleu ne pouvait passer du bleu au transparent que lorsqu’il était activé, et un colorant jaune ne pouvait montrer que du jaune.

Mais avec l’encre PhotoChromeleon, vous pouvez créer n’importe quoi, d’un motif de zèbre à un paysage balayé en passant par des flammes de feu multicolores, avec une multitude de couleurs.

L’équipe a créé l’encre en mélangeant des colorants photochromiques cyan, magenta et jaune (CMJ) en une seule solution pulvérisable, éliminant ainsi le besoin d’imprimer minutieusement des pixels individuels en 3D. En comprenant comment chaque colorant interagit avec différentes longueurs d’onde, l’équipe a pu contrôler chaque canal de couleur en activant et désactivant les sources lumineuses correspondantes.

Plus précisément, ils ont utilisé trois lumières différentes avec des longueurs d’onde différentes pour éliminer chaque couleur primaire séparément. Par exemple, si vous utilisez une lumière bleue, elle sera principalement absorbée par le colorant jaune et désactivée, et le magenta et le cyan resteront, ce qui donnera du bleu. Si vous utilisez une lumière verte, le magenta l’absorbera et sera désactivé, puis le jaune et le cyan resteront tous les deux, ce qui donnera le vert.

Après le revêtement d’un objet à l’aide de la solution, l’utilisateur place simplement l’objet à l’intérieur d’une boîte avec un projecteur et de la lumière UV. La lumière UV sature les couleurs de la transparence à la saturation totale, et le projecteur désature les couleurs au besoin. Une fois que la lumière a activé les couleurs, le nouveau motif apparaît. Mais si vous n’êtes pas satisfait du design, tout ce que vous avez à faire est d’utiliser la lumière UV pour l’effacer, et vous pouvez recommencer.

Ils ont également développé une interface utilisateur pour traiter automatiquement les dessins et les modèles qui vont sur les articles désirés. L’utilisateur peut charger son plan et le programme génère le mappage sur l’objet avant que la lumière n’opère sa magie.

L’équipe a testé le système sur un modèle de voiture, un étui de téléphone, une chaussure et un petit caméléon (jouet). Selon la forme et l’orientation de l’objet, le processus a duré de 15 à 40 minutes, et les motifs avaient tous une haute résolution et pouvaient être effacés avec succès si désiré.

« En donnant aux utilisateurs l’autonomie d’individualiser leurs objets, d’innombrables ressources pourraient être préservées, et les possibilités de changer de manière créative vos biens préférés sont illimitées « , déclare Stefanie Mueller, professeur au MIT.

Bien que PhotoChromeleon ouvre une gamme de couleurs beaucoup plus large, toutes les couleurs n’étaient pas représentées dans les colorants photochromiques. Par exemple, il n’y avait pas de grande correspondance pour le magenta ou le cyan, alors l’équipe a dû estimer au colorant le plus proche. Ils ont l’intention d’élargir ce domaine en collaborant avec des spécialistes des matériaux afin de créer des colorants améliorés.

« Nous croyons que l’incorporation d’encres multiphotochromiques novatrices dans les matériaux traditionnels peut ajouter de la valeur aux produits Ford en réduisant le coût et le temps nécessaires à la fabrication des pièces automobiles « , déclare Alper Kiziltas, spécialiste technique des matériaux durables et émergents chez Ford Motor Co (Ford a travaillé avec MIT sur la technologie ColorMod 3-D grâce à une collaboration d’alliance). « Cette encre pourrait réduire le nombre d’étapes nécessaires à la production d’une pièce multicolore ou améliorer la durabilité de la couleur contre les intempéries ou la dégradation par les UV. Un jour, nous pourrons peut-être même personnaliser nos véhicules sur un coup de tête. »

Jin et Mueller ont coécrit l’article avec Isabel Qamar et Michael Wessely, post-doctorants de la CSAIL. Aradhana Adhikari et Katarina Bulovic, étudiantes de premier cycle du MIT, ainsi que l’ancienne postdoctorante du MIT, Parinya Punpongsanon.

Adhikari a reçu le prix Morais and Rosenblum Best UROP Award pour sa contribution au projet.

Ford Motor Co. a fourni un soutien financier, et la permission de publier a été accordée par le Ford Research and Innovation Center.