On pourrait l'appeler Capitaine Mini-Crochet. C'est une pince minuscule fixée à l'extrémité d'un bras robot télémanipulateur. Monolithique, sans articulation, sans moteur ni ressort, elle capte avec une précision d'orfèvre des lentilles optiques, à peine visibles à l'œil nu, qu'elle oriente et positionne de manière infaillible à l'endroit qui leur est destiné. Ce micropréhenseur – c'est son nom technique – fait la fierté des départements de microtechnique et de physique de l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). C'est une application récente d'un «alliage à mémoire de forme» ou AMF.

L'effet de mémoire de forme est un phénomène connu depuis une bonne trentaine d'années mais les applications industrielles commencent seulement à fleurir. La rencontre organisée ces jours par le Centre d'appui scientifique et technologique (CAST) de l'EPFL a permis à une bonne centaine d'ingénieurs et d'industriels de Suisse romande d'en savoir plus sur l'«éducation» qu'on peut donner à certains matériaux. Il existe en effet des alliages qui ont la faculté de mémoriser une forme donnée. C'est le cas de combinaisons telles que le nickel-titane ou le cuivre-zinc-aluminium. Une plaquette en AMF peut être pliée, repliée, triturée dans tous les sens. Il suffit de la chauffer pour qu'elle retrouve la forme qui lui avait été donnée au départ. Le cycle peut être répété à volonté et à l'infini.

Les trois états de la matière – solide, liquide, ou gazeux – semblent alors une classification bien sommaire: les alliages à mémoire de forme peuvent en effet se trouver tour à tour dans plusieurs phases solides. Cette transformation d'une phase à l'autre se produit sous l'influence de changements de température. Pour reprendre la terminologie des métallurgistes, la phase basse température est dite «martensite», celle à haute température s'appelle «austénite». «Il faut se rendre compte qu'il n'existe qu'une seule forme mémorisée dans le matériau, la forme austénitique, explique Yves Bellouard, de l'Institut de systèmes robotiques. Le phénomène n'est donc pas intrinsèquement réversible.»

«Cette mémoire rancunière de certains alliages permet des usages multiples», dit Rolf Gotthardt, de l'Institut de génie atomique de l'EPFL. Deux propriétés des AMF, le fort amortissement et la superélasticité, ont déjà été mises à profit dans plusieurs domaines. Ainsi, les architectes et ingénieurs ont conçu des éléments amortisseurs en AMF pour des bâtiments construits dans des zones de tremblements de terre. De même, les satellites soumis, lors du lancement, à de grandes vibrations peuvent tirer profit de cette même capacité. Une propriété que des fabricants de skis ou de raquettes de tennis essaient aussi de s'approprier. Les montures de lunettes en nickel-titane, si fines et souples, sont malgré tout résistantes. Quant aux appareils dentaires en AMF, ils évitent les ajustages périodiques indispensables avec les appareils métalliques classiques qui se distendent avec le temps. Confort meilleur aussi pour les porteuses de soutien-gorge. Grâce à sa capacité de déformation et de maintien, une structure en AMF allie la souplesse du fil de nylon à la robustesse du fil d'acier.

Ce sont les applications médicales qui tirent le plus grand profit de ces propriétés. En chirurgie non invasive par exemple, on peut introduire de fines structures sous leur forme repliée dans des organes creux, tels le système cardio-vasculaire ou l'œsophage. Une fois en place, ces structures se déploient sous l'effet de la température du corps humain. L'organe n'est ainsi pas entravé dans son fonctionnement. Les alliages nickel-titane sont d'ailleurs parfaitement biocompatibles.

En microtechnique, des AMF de faibles dimensions pourraient servir d'actionneurs, se détendant sous l'effet de la chaleur et ramenés à leur position d'origine à l'aide d'un ressort. Il est également imaginable que le matériau fournisse lui-même la force de rappel afin de se passer du ressort. C'est ce qu'ont réalisé les chercheurs de l'EPFL. Pour le micropréhenseur Capitaine Mini-Crochet, ils ont réussi à créer deux ou plusieurs états mécaniques distincts dans le même matériau. Au lieu de «mémoriser» toute la pièce, ils ont choisi de ne le faire qu'à un endroit précis grâce à un tir laser. Le rayon chauffe localement le matériau à la température voulue pour obtenir un premier effet, celui, par exemple, de la mémoire de forme. A d'autres endroits du même matériau, un tir laser de puissance et de durée différentes permettra cette fois-ci de modifier le seuil de température au-delà duquel l'objet retrouve sa forme originelle. Cette technique, aujourd'hui brevetée, a permis de réaliser ce micropréhenseur fait d'une seule pièce d'à peine 1 millimètre carré de surface. Une résistance électrique chauffe la pince qui se ferme. En se refroidissant, elle se rouvre. Et cela, sans moteur, sans articulation, sans bruit, sans poussière paralysante et sans usure.