Une partie importante de ce travail s’est déroulé lors du séjour de Basile Audoly à Caltech en 2018, séjour qui s’est déroulé avec le soutien financier de la chaire.

Membranes architecturées par des motifs de découpe (avec Chiara Daraio) 

Déformation en trois dimensions de membranes initialement planes en caoutchouc (en haut) ou en PET (en bas) architecturées par des coupures.

En collaboration avec le groupe de Chiara Daraio, Basile Audoly s’est intéressé à la conception de membranes architecturées par des motifs non-périodiques de coupures. Les coupures sont obtenues par découpe laser à partir de membranes planes (typiquement, des feuilles de caoutchouc). En choisissant bien le motif de découpe et en étirant simplement la membrane au moyen de forces ponctuelles, il a été démontré qu’il est possible de replier la membrane en trois dimensions pour obtenir différentes formes. Pour choisir la forme cible en trois dimensions, on utilise localement des motifs de découpe qui confèrent à la membrane un mécanisme à un degré de liberté, et les formes tri-dimensionnelles sont créées par l'action coordonnée de ces mécanismes locaux. On a ainsi une méthode de fabrication de surfaces en 3d qui est simple à mettre en œuvre et qui permet d'obtenir une grande variété de surfaces. Ce travail a fait l'objet d'une publication, actuellement en cours d'évaluation aux Proceedings of the National Academy of Sciences.

Structures élastiques photosensibles  (avec Kaushik Bhattacharya) 

Des progrès récents dans la chimie des matériaux ont permis d'obtenir des matériaux élastiques sensibles à la lumière, dans lesquels une exposition lumineuse induit des déformations élastiques réversibles de l'ordre quelques pourcents. Dans des travaux expérimentaux, ces matériaux ont été mis en œuvre sous forme de structures minces, les déformations modérées induites par la lumière étant amplifié par la souplesse naturelle des structures minces.

Avec Kaushik Bhattacharya, Basile Audoly s’est intéressé à la modélisation de ces structures élastiques photo-sensible. Les contraintes résiduelles induites par la lumière présentent des similarités avec celles induites par la croissance biologique mais, contrairement à celles-ci, elles sont sensibles à l'orientation absolue par rapport à la source lumineuse (angle d'incidence), c'est-à-dire qu'elles dépendent de la configuration déformée et ne sont donc pas connues a priori. Cette non-linéarité induit des effets nouveaux, telles que la mise en mouvement spontané de rubans éclairés à vitesse constante, qui a été démontrée expérimentalement mais qui n'a pas encore été expliquée par un modèle. Le travail en cours développe des modèles de structures sensibles à l'éclairement et analyse les propriétés de leurs solutions en lien avec ces observations expérimentales.

Modélisation numérique des rubans (avec Kaushik Bhattacharya) 

Etant simples à fabriquer (à partir de feuilles minces) et ayant tendance à amplifier de faibles déformations, les rubans sont couramment utilisés pour les applications des matériaux actifs (à la lumière, à la chaleur, etc.) Du point de vue la modélisation, les rubans sont des objets de dimension intermédiaire entre les poutres (modèles 1d) et les plaques ou coques (modèles 2d). Les simulations de rubans à partir de modèles 2d est numériquement lourde. Des modèles numériques 1d pour les rubans seraient bien plus efficaces. Une thèse à Caltech en co-supervision avec Basile Audoly  a été lancée sur le développement de méthodes de simulation numérique adaptées aux rubans en se fondant sur une méthode de simulation fondée sur la géométrie différentielle discrète.