Des images qui se transforment sous l'effet de la chaleur

Les chercheurs diplômés du MIT Paris Myers (à gauche) et Ticha Melody Sethapakdi observent un dessin d'un visage humain tourner sa tête vers la droite. Thermochromorph combine l'imagerie CMJN, la découpe laser, la gravure manuelle et les encres thermochromiques pour transformer les images.

Les chercheurs du groupe de la professeure Stefanie Mueller du MIT ont passé une grande partie de la dernière décennie à développer diverses techniques informatiques visant à repenser la conception des produits et des systèmes. De la même manière que des plateformes comme Instagram permettent aux utilisateurs de modifier des photographies 2D avec des filtres, Mueller imagine un monde où nous pouvons faire la même chose pour un large éventail d'objets physiques.

Dans un nouvel article en libre accès, son équipe du Laboratoire d'informatique et d'intelligence artificielle du MIT (CSAIL) a démontré une nouvelle technique d'impression dans ce sens — qu'ils appellent « Thermochromorph » — qui produit des images qui peuvent changer de couleur lorsqu'elles sont chauffées.

Dirigés par le premier auteur et doctorant en génie électrique et informatique du MIT, Ticha Melody Sethapakdi SM '22, les chercheurs affirment qu'ils pourraient imaginer que leur méthode soit appliquée de manière à la fois artistique et fonctionnelle, comme une tasse à café qui avertit si le liquide est trop chaud, ou un emballage pour médicaments ou aliments périssables qui pourrait indiquer si le produit a été stocké à une température sûre.

Thermochromorph : Transformer des images grâce à la chaleur

Les matériaux dits « thermochromiques », qui changent visuellement en fonction de la température, ne sont pas une nouveauté. On peut en voir des exemples avec des boissons telles que  le Coca-Cola et  le Coors Light , qui affichent l’étiquette « prête à boire » lorsqu’elles sont réfrigérées. Mais de tels exemples dans le marketing produit se limitent traditionnellement à une seule couleur.

En utilisant des encres aux caractéristiques complémentaires – avec une série allant du transparent au coloré, et une autre du coloré au transparent – ​​Melody Sethapakdi explique qu’elle et ses collègues « tirent enfin parti du processus d’impression en couleur, qui ouvre de nombreuses possibilités de conception avec des matériaux thermochromiques ».

Les chercheurs ont travaillé avec plusieurs artistes visuels pour leur apprendre à utiliser Thermochromorph, puis ont sollicité des commentaires et des réflexions sur de nouveaux concepts et techniques narratifs débloqués par l'outil, comme des cartes postales changeantes de couleur qui pourraient raconter des histoires séquentielles de manière plus compacte et dynamique. Un participant prévoit même d'utiliser Thermochromorph pour créer un kit scientifique éducatif destiné à enseigner aux étudiants les créatures marines qui changent de couleur.

L’équipe a développé sa méthode pour l’appliquer spécifiquement à « l’impression en relief », une forme ancienne de gravure qui consiste à graver un motif dans un bloc de matériau, à y appliquer de l’encre ou un pigment, puis à transférer l’image sur du papier ou une autre surface.

Melody Sethapakdi explique que, comparée à des techniques comme la sérigraphie, l’impression en relief est « plus légère » et peut être réalisée avec moins de préparation et moins de matériaux, ce qui permet un processus d’itération plus rapide et moins risqué. Des artistes comme Pablo Picasso et Salvador Dalí ont utilisé toute une gamme d’approches similaires dans leur travail, comme la gravure sur bois et la linogravure.

« Notre principale contribution consiste à appliquer ces nouveaux matériaux à un processus artistique traditionnel et à explorer comment les artistes pourraient les utiliser dans le cadre de leur pratique », explique Melody Sethapakdi, auteur principal d'un article connexe récemment présenté au SIGGRAPH Asia à Tokyo.

Le changement de couleur ne doit pas nécessairement provenir d’une source externe de chauffage ou de refroidissement active, comme un réfrigérateur ou une plaque chauffante. L’utilisation d’encres thermochromiques à température d’activation plus basse peut permettre des changements thermiques plus subtils provoqués  par le toucher humain . Melody Sethapakdi précise qu’elle pourrait même imaginer appliquer ce nouveau procédé pour créer des surfaces interactives ou des « interfaces » analogiques dynamiques qui changent visuellement en réponse au toucher.

Le thermochrome combine des procédés numériques et analogiques sous la forme, d'une part, d'imagerie CMJN et de découpe laser, et, d'autre part, d'impression manuelle et d'encres thermochromiques. La fabrication comprend quatre étapes principales : 

1. Préparation des blocs : Des blocs de bois massif sont utilisés pour le Thermochromomorph. Les blocs sont découpés au laser et gravés avec le motif souhaité, puis rincés à l'eau pour éliminer les particules restantes.
2. Encrage du bloc : Tout d'abord, une fine couche d'encre est étalée uniformément sur une plaque à l'aide d'un rouleau en caoutchouc. Ensuite, l'encre est transférée du rouleau sur le bloc de bois.
3. Enregistrement : Un gabarit d'enregistrement est utilisé pour positionner le bloc de bois afin de garantir que les différentes couches d'encre soient correctement alignées. La surface d'impression, comme le papier, est ensuite placée sur le bloc et fixée.
4. Impression des images : une presse à imprimer est utilisée pour appliquer une pression uniforme sur la surface d'impression et transférer l'encre du bloc sur la surface. L'image chaude est imprimée en premier, suivie de l'image froide. (Si nécessaire, de l'encre supplémentaire peut être appliquée sur des zones spécifiques du bloc pour retoucher l'impression.)

Les trois impressions utilisées par l'équipe pour démontrer sa technique étaient un ensemble d'images d'une bande dessinée de Batman, une étiquette représentant un poisson et son squelette sous-jacent, et une image d'un sujet masculin à la fois de profil et vu de face. (Pour ce dernier, à mesure que la température change, le point de vue se déplace progressivement, donnant un effet de mouvement.)

Il convient de noter que le procédé Thermochromorph présente certaines limites potentielles liées à la résolution de l'image et à la qualité d'impression. Plus précisément, la résolution de l'image est limitée par la plus petite taille de point que le découpeur laser de l'équipe peut graver.

Des techniques comme la sérigraphie compenseraient cela, mais avec l'inconvénient supplémentaire de nécessiter plus de temps et de matériaux. En termes de qualité d'impression, les pigments ne sont pas entièrement invisibles dans leurs états « clairs », ce qui signifie que la clarté des transitions dépend de l'épaisseur des couches d'encre appliquées pendant la gravure.

Bien que ce problème soit intrinsèque aux propriétés des pigments, Melody Sethapakdi indique que pour les itérations futures, l'équipe prévoit d'explorer différentes techniques de traitement d'image pour modifier la superposition des motifs en demi-teintes pour les images chaudes et froides, ce qui pourrait aider à réduire ces artefacts visuels.

https://news.mit.edu/2025/images-transform-through-heat-thermochromorph-0108