Applications des peintures PDA-SF sur différentes surfaces. Crédit : Advanced Science (2026). DOI : 10.1002/advs.202518144
Imaginez une peinture qui change de couleur selon la violence des impacts subis. Elle pourrait servir sur les casques de football américain pour surveiller les impacts susceptibles de provoquer une commotion cérébrale, à enregistrer l’historique de manutention des colis expédiés, ou encore à analyser la démarche d’un patient en orthopédie grâce à des semelles orthopédiques.
Cette peinture est la dernière innovation du Silklab de l’Université Tufts aux Etats-Unis, dirigé par Fiorenzo Omenetto, professeur d’ingénierie titulaire de la chaire Frank C. Doble. Omenetto et les professeurs adjoints de recherche Marco Lo Presti et Giulia Guidetti ont mis au point cette peinture pour mesurer quantitativement le point d’impact et la force d’un impact sans recourir à aucun circuit électronique ni capteur.
Cette substance innovante est composée d’un polymère à couleur changeante, enrobé d’une coque de polymère de protéine de soie. Elle peut être appliquée sur des surfaces de presque toutes tailles, textures et formes. Ses applications potentielles couvrent un large éventail de mesures, depuis les variations de pression infimes lors de l’analyse de l’aérodynamisme des surfaces de voitures et d’avions jusqu’aux impacts puissants pouvant résulter d’explosions militaires ou industrielles.
Les chercheurs ont même collaboré avec la batteuse Terri Lyne Carrington, lauréate d’un Grammy Award, pour démontrer comment la peinture peut révéler les marques d’impact sur la peau d’un tambour. Cette innovation a été publiée dans la revue Advanced Science .
Les lignes indiquent les angles de frappe lorsque Terri Lyne Carrington jouait sur une batterie recouverte de cette peinture spéciale. Les couleurs représentent les points d’impact, allant du bleu (frappe légère) au rouge (frappe forte). Crédit : Silklab
Comment ça marche
Les minuscules particules sphériques du revêtement — chacune ayant environ la taille d’une cellule sanguine humaine — contiennent un noyau de polymère à changement de couleur appelé polydiacétylène, entouré d’une coque de polymère plus dure composée de protéines de fibroïne de soie dérivées du bombyx du mûrier.
Sous l’effet d’une contrainte mécanique, comme une compression, une torsion ou un étirement, le polymère central subit une transition du bleu au rouge. À l’échelle microscopique, cette contrainte mécanique déforme la structure chimique du polymère interne, modifiant ainsi le mouvement des électrons le long de sa chaîne.
Cela influe sur l’absorption des photons par les électrons et provoque le changement de couleur du polymère central, passant d’un bleu profond à un rouge vif. L’intensité du rouge augmentant avec la force d’impact sur la surface des particules de peinture, celle-ci peut agir comme un dynamomètre intégré.
« On peut ajuster la dureté de la coque pour moduler la réaction de la peinture à différentes forces », explique Guidetti. La coque en soie empêche également les déclenchements intempestifs : la peinture ne change de couleur que lorsqu’elle est soumise à une force suffisante.
Une fois la couleur modifiée, elle le reste, conservant ainsi une trace permanente du niveau de force et de son application sur la surface. Des impacts supplémentaires au même endroit produisent une réponse cumulative, et l’amplitude du changement de couleur peut être directement convertie en newtons, l’unité de mesure conventionnelle de la force.
La peinture, sous sa forme actuelle, détecte des forces allant de 100 à 770 newtons, des niveaux comparables à ceux d’un léger coup de marteau ou d’un puissant coup de poing d’un combattant de l’UFC.
La peinture peut être appliquée au pinceau, au pistolet ou par coulée (versée puis séchée par évaporation) pour former des films sur de nombreux types de surfaces, notamment le papier, le plastique, le bois et le métal, et sur une large gamme d’objets qui peuvent bénéficier de l’affichage d’un profil d’impact de leur utilisation.
« On peut l’appliquer sur n’importe quel objet, des casques aux chaussures et aux vêtements, ou encore sur des cordes et des câbles pour mesurer la tension », a déclaré Omenetto.
Grâce à son fonctionnement sans électronique, ce revêtement est léger, économique et facile à industrialiser. Il offre des performances fiables même sur des surfaces courbes ou flexibles, permettant ainsi de capturer des motifs d’impact complexes avec une grande précision.
Lors de la marche, l’impact sur le pied varie selon l’endroit, comme le montre ici la répartition des couleurs d’une semelle de chaussure sur la peinture sensible aux chocs. Crédit : Giulia Guidetti
La science et l’art convergent
Dans une expérience, les chercheurs ont travaillé avec la batteuse de renom Terri Lyne Carrington pour démontrer comment la peinture, appliquée sur les peaux de tambour, pouvait être utilisée comme outil analytique pour montrer l’emplacement, les forces, les angles et les schémas de frappe des baguettes pendant une performance, rappelant un peu les graphiques d’analyse sportive tels que les graphiques de tir au basketball.
Cette expérience est née d’une collaboration de longue date entre le Tufts Silklab et le Global Jazz Institute du Berklee College of Music.
« C’est une collaboration inhabituelle, mais fondée sur un principe fondamentalement simple », a déclaré Omenetto. « Dans notre travail, nous partons d’un élément fixe – la soie – et aboutissons à une multitude d’applications possibles, comme une peinture sensible. En musique, on retrouve des éléments tout aussi fixes, tels que les douze notes d’une gamme chromatique, qui sont réassemblés en une myriade de mélodies et d’improvisations. »
« Un dialogue entre scientifiques et musiciens sur ce qui représente une idée nouvelle et sur la manière dont elle est générée conduit à une interaction incroyablement riche », a-t-il déclaré.
« Cette inspiration puisée chez les grands musiciens aide les scientifiques à repenser leur point de vue et à formuler une « belle question » qui dépasse le simple travail de laboratoire et aborde un contexte plus large et un impact global. »
Omenetto a expliqué avoir demandé à Carrington si elle accepterait de jouer quelques-unes de ses chansons afin de les visualiser sur la peau de la batterie. Carrington a improvisé et joué des morceaux de son album de 2019, Waiting Game. Le résultat ressemblait à une œuvre d’art abstraite.
Omenetto se demandait si ce schéma de frappe pouvait être utile aux nouveaux batteurs apprenant l’instrument. « Cela pourrait aider à entraîner les batteurs à frapper le centre de la peau, ce qui est important pour la qualité du son », a déclaré Carrington. « Et cela permettrait de voir si un batteur a tendance à frapper ailleurs, par exemple plus près du bord. En d’autres termes, on pourrait plus facilement repérer les erreurs de frappe. »
Carrington a également évoqué les liens entre les arts et la technologie.
« La musique est mathématique et scientifique, il n’est donc pas surprenant que l’idée présentée par Fio m’ait séduit. La grande musique improvisée soulève de nombreuses questions et apporte des réponses, tout en résolvant des problèmes », a déclaré Carrington, mais en fin de compte, « c’est le cœur et l’esprit – la condition humaine – qui font la qualité d’une musique. »
https://now.tufts.edu/2026/04/01/paint-changes-colors-when-hit-uses-are-striking
