Contrôle dynamique du changement de forme par interaction fluide structure

Dans la nature, les matériaux vivants évoluent constamment et adaptent leur forme à leur environnement, ce qui n'est pas le cas des matériaux artificiels utilisés en ingénierie. Pour y parvenir, la croissance différentielle au sein des tissus est essentielle, car elle induit des contraintes mécaniques et donc le flambage des tissus en une grande variété de formes. Au cours de la dernière décennie, des approches émergentes ont adopté ce paradigme pour développer des matériaux synthétiques bioinspirés actifs (qui réagissent à des stimuli externes tels que la température, le champ magnétique, la pression) avec des distorsions dans le plan, et donc des capacités de changement de forme. Cependant, malgré des développements rapides, les efforts actuels se concentrent principalement sur la programmation de la forme finale d'équilibre, négligeant à la fois la trajectoire dynamique de la transformation et la mécanique de la structure déformée. Par conséquent, les perspectives d'applications biomédicales dans les domaines de la chirurgie mini-invasive, de la rééducation et de la robotique souple restent encore hors de portée.

Dans le cadre de ce stage, vous développerez des structures architecturées souples imprimées en 3D contenant un réseau de cavités interconnectées. En contrôlant l'écoulement et la distribution de la pression au sein de la structure architecturée souple, l'objectif sera de caractériser puis de rationaliser l'interaction fluide-structure en jeu pour programmer les changements de forme dans l'espace et dans le temps.

Ce projet de recherche se situe au carrefour de la mécanique des fluides, de la mécanique des solides (minces) et de la biophysique. Vous apprendrez au cours de ce stage à utiliser la boîte à outils des techniques de prototypage rapide (impression 3D, moulage, découpe laser, Arduino), des techniques d'acquisition de données et d'analyse d'images, et de modélisation des phénomènes observés. En fonction de votre intérêt, il est possible de développer des codes numériques d'éléments finis pour simuler le processus d'actionnement.

Le stage se déroulera au Laboratoire interdisciplinaire de physique (LIPhy), à Grenoble.

Le stage peut être suivi d'une bourse de doctorat financée par l'ERC Starting Grant DynaMorph.

 

Informations sur le stage :
Durée : 5-6 mois
Gratification : 600 euros par mois
Diplôme : M2, à partir de février 2024
Lieu : LIPhy, 140 rue de la Physique, 38400 Saint Martin d’Hères
N'hésitez pas à contacter Emmanuel Siéfert pour discuter du projet et du stage.