Activation ultrarapide sans contact, déclenchée par photoinitiation dans des polymères fonctionnalisés à l'azobenzène

Les effets photomécaniques dans les matériaux polymères et composites transforment la lumière en travail mécanique. La capacité à contrôler l'intensité, la polarisation, le placement et la durée de l irradiation lumineuse est un outil distinctif et potentiellement utile pour adapter la localisation, l'ampleur et la direction du travail mécanique photogénéré. Malheureusement, le travail généré par les matériaux photo-réactifs est souvent lent et produit des densités de puissance très faibles, ce qui réduit leur utilisation potentielle dans les applications. Ici, nous étudions la déclenchement ultrarapide sans contact dans des arches bistables formées à partir d'échantillons composés de polymères fonctionnalisés à l'azobenzène (à la fois des polyimides amorphes et des réseaux de polymères à cristaux liquides) et rapportons des améliorations d'ordres de grandeur dans les taux d'activation (approchant 10(2) mm/s) et les puissances (jusqu'à 1 kW/m(3)). L'activation ultrarapide sans contact est observée à des intensités d'irradiation <<100 mW/cm(2). En raison de la bistabilité et de la symétrie du déclenchement, une activation réversible et bidirectionnelle est démontrée. Un modèle est développé pour élucider la mécanique sous-jacente du déclenchement, en se concentrant spécifiquement sur l'isolation du rôle de la géométrie des échantillons, des propriétés mécaniques des matériaux et de la déformation photomécanique. Utiliser la lumière pour déclencher une activation ultrarapide sans contact dans une structure autrement passive est un outil potentiellement polyvalent à utiliser dans la conception mécanique à l'échelle micro-, méso- et millimétrique comme actionneurs, ainsi que des interrupteurs pouvant être déclenchés à partir de grandes distances, générateurs d'impulsions pour microvéhicules, vannes et mélangeurs microfluidiques dans des dispositifs laboratoire sur puce, et éléments optiques adaptatifs.