{"id":22550,"date":"2025-12-04T13:00:25","date_gmt":"2025-12-04T18:00:25","guid":{"rendered":"https:\/\/hexagram.ca\/demo66-afsaneh-kheirani-ultra-light-membranes-from-engineering-innovation-to-research-creation\/"},"modified":"2025-12-04T13:22:12","modified_gmt":"2025-12-04T18:22:12","slug":"demo66-afsaneh-kheirani","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hexagram.ca\/fr\/demo66-afsaneh-kheirani\/","title":{"rendered":"DEMO66 Afsaneh Kheirani \u2014 Membranes ultra-l\u00e9g\u00e8re\u00a0: de l\u2019ing\u00e9nierie \u00e0 la recherche-cr\u00e9ation"},"content":{"rendered":"\n

D\u00e9cembre 2025<\/p>\n\n\n\n

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Dans cette DEMO, nous pr\u00e9sentons le travail innovant de l\u2019ing\u00e9nieure m\u00e9canique Afsaneh Kheirani<\/strong> [membre \u00e9tudiante, \u00c9TS], chercheuse dipl\u00f4m\u00e9e \u00e0 l\u2019\u00c9cole de technologie sup\u00e9rieure (\u00c9TS) au sein du laboratoire INIT Robots<\/a>, sous la supervision des professeurs David St-Onge<\/strong> [membre cochercheur, \u00c9TS] et Ilyass Tabiai<\/strong>. L\u2019innovation au c\u0153ur de ses travaux \u2014 la conception et la fabrication d\u2019une membrane \u00e0 la fois robuste et ultra-l\u00e9g\u00e8re \u2014 n\u2019est pas n\u00e9e de besoins industriels, mais de l\u2019impulsion cr\u00e9ative et des contraintes mat\u00e9rielles du projet Cavernaute<\/em><\/strong><\/a>, une initiative de recherche-cr\u00e9ation imagin\u00e9e par deux membres cochercheurs d\u2019Hexagram : Nicolas Reeves<\/strong> et David St-Onge<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

Dans ce contexte, des questions artistiques li\u00e9es \u00e0 l\u2019exp\u00e9rience sensorielle, \u00e0 la d\u00e9licatesse et \u00e0 l\u2019adaptabilit\u00e9 ont orient\u00e9 l\u2019investigation scientifique, puisque le projet exigeait une membrane flexible, translucide et suffisamment r\u00e9active pour \u00e9voluer dans des espaces souterrains confin\u00e9s et dynamiques. Gr\u00e2ce \u00e0 ce dialogue actif entre art et ing\u00e9nierie, les recherches d\u2019Afsaneh ont permis de faire progresser de nouvelles approches en conception de polym\u00e8res, explorant comment des films d\u00e9licats peuvent rester flexibles, r\u00e9parables et expressifs sous contrainte m\u00e9canique.<\/p>\n\n\n\n

En r\u00e9sulte une membrane ultra-l\u00e9g\u00e8re, maintenant brevet\u00e9e, qui a \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9e aux cavernautes, des a\u00e9rostabiles souterrains con\u00e7us gr\u00e2ce \u00e0 la convergence des visions technologiques et artistiques.<\/p>\n\n\n\n

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En tant qu\u2019ing\u00e9nieure m\u00e9canique, Afsaneh Kheirani a consacr\u00e9 sa carri\u00e8re \u00e0 la conception et \u00e0 la r\u00e9alisation de syst\u00e8mes plus l\u00e9gers que l\u2019air (LTA), des v\u00e9hicules qui s\u2019\u00e9l\u00e8vent non seulement gr\u00e2ce \u00e0 la pouss\u00e9e ou \u00e0 la portance a\u00e9rodynamique, mais par un \u00e9quilibre de flottabilit\u00e9 avec l\u2019atmosph\u00e8re. Pendant plus de sept ans, elle a travaill\u00e9 dans l\u2019industrie \u00e0 la conception et \u00e0 la fabrication de dirigeables a\u00e9rostatiques de tailles et de profils de mission vari\u00e9s, allant de grandes plateformes de t\u00e9l\u00e9communications, \u00e0 de plus petits ballons publicitaires et de surveillance op\u00e9rant pr\u00e8s du sol. Son r\u00f4le couvrait la conception m\u00e9canique et a\u00e9rotactique, l\u2019analyse des charges et la fabrication, traduisant des esquisses conceptuelles en syst\u00e8mes a\u00e9riens fonctionnels capables de vols autonomes prolong\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

L\u2019attrait des syst\u00e8mes LTA a toujours \u00e9t\u00e9, pour elle, un \u00e9quilibre entre la pr\u00e9cision ing\u00e9nierique et l\u2019\u00e9l\u00e9gance environnementale, un vol soutenu par la flottabilit\u00e9 de l\u2019h\u00e9lium plut\u00f4t que par la consommation d\u2019\u00e9nergie. Ces syst\u00e8mes offrent une alternative plus silencieuse et \u00e9conome en \u00e9nergie aux appareils plus lourds que l\u2019air (HTA), alliant endurance, stabilit\u00e9 et empreinte \u00e9cologique minimale. Cette fascination l\u2019a finalement orient\u00e9e vers la recherche acad\u00e9mique, o\u00f9 elle pouvait investiguer et red\u00e9finir les limites mat\u00e9rielles et structurelles des v\u00e9hicules LTA dans des conditions nouvelles et tr\u00e8s contraignantes.<\/p>\n\n\n\n

Ses travaux r\u00e9v\u00e8lent comment la discipline de la conception m\u00e9canique peut s\u2019ouvrir \u00e0 une forme d\u2019exploration sensorielle, o\u00f9 la pr\u00e9cision technique et l\u2019exp\u00e9rience spatiale \u00e9voluent ensemble dans un m\u00eame processus cr\u00e9atif.<\/p>\n\n\n\n

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D\u00e9veloppement de la membrane ultra-l\u00e9g\u00e8re<\/strong><\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Comment cr\u00e9er une enveloppe de dirigeable qui soit \u00e0 la fois ultra-l\u00e9g\u00e8re, \u00e9tanche et suffisamment r\u00e9sistante pour permettre un vol d\u00e9licat et en autonomie dans des environnements souterrains ou industriels\u2009? Les mat\u00e9riaux existants sur le march\u00e9, tels que le polyur\u00e9thane (PU) et le Mylar, se sont r\u00e9v\u00e9l\u00e9s trop rigides, trop lourds ou trop perm\u00e9ables aux gaz pour r\u00e9pondre \u00e0 ces conditions. Ce d\u00e9fi a n\u00e9cessit\u00e9 une v\u00e9ritable innovation mat\u00e9rielle. Cette recherche a conduit \u00e0 la cr\u00e9ation d\u2019une nouvelle membrane ultra-l\u00e9g\u00e8re \u00e0 base d\u2019un film de polym\u00e8re, d\u00e9velopp\u00e9e sous le nom de projet VELUM<\/strong> (Vehicle Envelope with Lightweight Ultrafilm for Minimal Leakage) et d\u00e9sormais prot\u00e9g\u00e9e par une demande de brevet d\u00e9pos\u00e9e par l\u2019\u00c9TS. L\u2019objectif \u00e9tait de conserver la flexibilit\u00e9 et la pliabilit\u00e9 du film polym\u00e8re, tout en am\u00e9liorant significativement la r\u00e9tention de l\u2019h\u00e9lium et la durabilit\u00e9 de la surface.<\/p>\n\n\n\n

Pour comprendre son comportement, le mat\u00e9riau a \u00e9t\u00e9 soumis \u00e0 une s\u00e9rie compl\u00e8te d\u2019exp\u00e9riences en laboratoire. Chaque test r\u00e9pondait \u00e0 une question sp\u00e9cifique sur la faisabilit\u00e9 du vol et r\u00e9v\u00e9lait en quoi ses propri\u00e9t\u00e9s diff\u00e9raient de celles des mat\u00e9riaux conventionnels :<\/p>\n\n\n\n

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Quelle est sa r\u00e9sistance\u2009?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Des tests de traction, de perforation et de d\u00e9chirure ont \u00e9tir\u00e9 diff\u00e9rents films jusqu\u2019\u00e0 rupture, montrant que la nouvelle membrane polym\u00e8re se d\u00e9forme progressivement et de mani\u00e8re pr\u00e9visible avant de c\u00e9der, tandis que les films plus conventionnels ont tendance \u00e0 se rompre brusquement.<\/p>\n\n\n\n

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Comment r\u00e9agit-elle \u00e0 la pression interne\u2009?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Des essais d\u2019\u00e9clatement ont gonfl\u00e9 de petits prototypes jusqu\u2019\u00e0 explosion, simulant les contraintes subies par un dirigeable en vol et confirmant que le nouveau film peut tol\u00e9rer une forte tension de surface tout en restant flexible.<\/p>\n\n\n\n

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Peut-elle retenir son gaz\u2009?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Des tests de fuite \u00e0 long terme ont compar\u00e9 la perte d\u2019h\u00e9lium \u00e0 travers diff\u00e9rents films et ont montr\u00e9 que la nouvelle membrane conserve son volume beaucoup plus longtemps, indiquant que le traitement de surface limite efficacement l\u2019\u00e9chappement du gaz.<\/p>\n\n\n\n

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R\u00e9siste-t-elle \u00e0 la manipulation et au pliage\u2009?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Des tests de durabilit\u00e9 ont reproduit des cycles r\u00e9p\u00e9t\u00e9s d\u2019emballage, de transport et de regonflage. Alors que les films standards se plissent ou collent sous l\u2019effet de l\u2019humidit\u00e9, la nouvelle membrane retrouve sa forme apr\u00e8s plusieurs cycles.<\/p>\n\n\n\n

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Comment sa surface interagit-elle avec l\u2019eau\u2009?<\/strong><\/strong><\/h3>\n\n\n\n

En observant la mani\u00e8re dont les gouttelettes se d\u00e9posent sur la surface, il est apparu que le traitement favorise la formation de perles plut\u00f4t que la dispersion, ce qui sugg\u00e8re que la membrane r\u00e9siste mieux \u00e0 l\u2019humidit\u00e9 et \u00e0 la condensation dans des environnements humides comme les grottes.<\/p>\n\n\n\n

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Ces observations ont r\u00e9v\u00e9l\u00e9 \u00e0 la fois la r\u00e9sistance m\u00e9canique et la \u00ab\u2009personnalit\u00e9\u2009\u00bb de la nouvelle membrane : doux, mais robuste, transparent et protecteur. Il combine la l\u00e9g\u00e8ret\u00e9 n\u00e9cessaire pour un vol contr\u00f4l\u00e9 en int\u00e9rieur avec la r\u00e9silience indispensable \u00e0 une utilisation r\u00e9p\u00e9t\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Contrairement aux mat\u00e9riaux conventionnels employ\u00e9s pour les rev\u00eatements ext\u00e9rieurs, g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9pais, raides et surdimensionn\u00e9s pour des espaces int\u00e9rieurs, ce nouveau mat\u00e9riau pr\u00e9sente un \u00e9quilibre parfait. Il est facile \u00e0 manier, facile \u00e0 r\u00e9parer et esth\u00e9tiquement agr\u00e9able une fois gonfl\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Test mat\u00e9riel et structurel \u00e0 l’\u00c9TS.<\/sup><\/p>\n\n\n\n

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Le projet Cavernaute<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Cherchant \u00e0 r\u00e9v\u00e9ler aux Montr\u00e9alais le tr\u00e9sor cach\u00e9 sous leur ville depuis des mill\u00e9naires, les deux initiateurs \u2014 Nicolas Reeves, professeur \u00e0 l\u2019\u00c9cole de design de l\u2019UQAM, et David St-Onge, professeur \u00e0 l\u2019\u00c9TS et roboticien \u2014 ont imagin\u00e9 une rencontre immersive unique. Ce projet de recherche-cr\u00e9ation invite l\u2019art et la recherche scientifique \u00e0 entrer dans une danse symbiotique.<\/p>\n\n\n\n

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Explorations de la caverne de Saint-L\u00e9onard.<\/sup><\/p>\n\n\n\n

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Cavernautes <\/em>est \u00e0 la fois une exploration artistique et technologique de la caverne de Saint-L\u00e9onard, guid\u00e9e par un automate volant de la famille des a\u00e9rostables \u2014 des \u00eatres hybrides, \u00e0 mi-chemin entre drones et dirigeables \u2014 con\u00e7u pour s\u2019aventurer dans des espaces o\u00f9 la pr\u00e9sence humaine est presque impossible. L\u2019exp\u00e9rience entrelace la capture des sons ambiants et sous-marins \u00e0 l\u2019aide de microphones et d\u2019hydrophones avec la diffusion de s\u00e9quences sonores par des haut-parleurs semi-immerg\u00e9s. Les sons \u00e9mis se propagent \u00e0 la surface de l\u2019eau, leurs ondes sculptant la lumi\u00e8re projet\u00e9e sur les parois de la caverne en motifs changeants \u2014 une r\u00e9sonance visuelle n\u00e9e du son.<\/p>\n\n\n\n

Lors de l\u2019exposition temporaire, une station d\u2019\u00e9coute immersive compos\u00e9e de trois grands \u00e9crans invitait les visiteurs \u00e0 plonger dans cet univers souterrain. Les donn\u00e9es audio et vid\u00e9o recueillies sous terre ont \u00e9t\u00e9 diffus\u00e9es en direct lors des moments d\u2019exploration, alternant avec des s\u00e9quences pr\u00e9enregistr\u00e9es \u2014 permettant au public de d\u00e9couvrir, en temps r\u00e9el ou en r\u00e9flexion, le c\u0153ur battant de la caverne elle-m\u00eame. Pendant que l\u2019\u00e9quipe technique menait les op\u00e9rations de vol sous terre, l\u2019\u00e9quipe du laboratoire NXI GESTATIO<\/a> de\u00a0Nicolas Reeves pr\u00e9sentait simultan\u00e9ment une installation immersive qui transmettait en direct la vid\u00e9o et l\u2019audio ambiant depuis l\u2019int\u00e9rieur de la caverne vers un espace d\u00e9di\u00e9 au public. Ce lien entre l\u2019exploration en temps r\u00e9el et l\u2019exp\u00e9rience m\u00e9diatis\u00e9e illustrait la nature collaborative de la recherche-cr\u00e9ation\u00a0: donn\u00e9es d\u2019ing\u00e9nierie et perception artistique \u00e9mergent en parall\u00e8le.<\/p>\n\n\n\n

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Vue d’exposition.<\/sup><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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\u00c0 la suite d\u2019une validation approfondie en laboratoire, la membrane nouvellement d\u00e9velopp\u00e9e a \u00e9t\u00e9 int\u00e9gr\u00e9e dans un prototype de dirigeable fonctionnel pour Cavernaute<\/em>. Elle a \u00e9t\u00e9 d\u00e9ploy\u00e9e dans la caverne de Saint-L\u00e9onard \u00e0 Montr\u00e9al le vendredi 16 ao\u00fbt 2024<\/a>, o\u00f9 son enveloppe douce et translucide a r\u00e9agi aux courants d\u2019air, \u00e0 l\u2019humidit\u00e9 et \u00e0 la pression par de subtiles pulsations. Dans cet environnement, la fonction ing\u00e9nierique et la perception esth\u00e9tique se fondent : la r\u00e9silience structurelle devient un rythme visible, et la physique de la flottabilit\u00e9 adopte la cadence silencieuse d\u2019un souffle.<\/p>\n\n\n\n

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Utilisation dans la caverne.<\/sup><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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La mission a illustr\u00e9 non seulement le succ\u00e8s technique du mat\u00e9riau, mais aussi ses dimensions esth\u00e9tiques et exp\u00e9rientielles. Sous les faisceaux des lampes frontales et les faibles reflets de la caverne, le film semi-transparent r\u00e9v\u00e9lait des couches de plis et de pulsations, au rythme des fluctuations de pression interne li\u00e9es \u00e0 la temp\u00e9rature et au mouvement. Ces motifs vivants et respirants faisaient \u00e9cho visuellement aux processus physiques de la caverne elle-m\u00eame \u2014 l\u2019air, l\u2019humidit\u00e9 et le temps \u2014 transformant l\u2019exp\u00e9rience d\u2019ing\u00e9nierie en une rencontre sensorielle.<\/p>\n\n\n\n

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Utilisation de la membrane ultra-l\u00e9g\u00e8re \u00e0 la caverne de Saint-L\u00e9onard. <\/sup><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Signification<\/strong><\/h2>\n\n\n\n
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Ce travail d\u00e9montre que les fronti\u00e8res entre validation technique et exploration artistique sont poreuses. Les tests it\u00e9ratifs qui quantifient la contrainte, la pression et les fuites r\u00e9v\u00e8lent \u00e9galement des ph\u00e9nom\u00e8nes visuels et tactiles \u2014 fragilit\u00e9, transparence, r\u00e9silience \u2014 qui peuvent \u00eatre v\u00e9cus comme faisant partie d\u2019un vocabulaire cr\u00e9atif plus large. Au laboratoire, la rupture d\u2019un film devient un \u00e9v\u00e9nement visible ; sur le terrain, cette m\u00eame surface mince devient une interface entre l\u2019air, la lumi\u00e8re et l\u2019environnement souterrain.<\/p>\n\n\n\n

La membrane VELUM remplit ainsi un double r\u00f4le : elle r\u00e9pond \u00e0 l\u2019exigence ing\u00e9nierique d\u2019une enveloppe l\u00e9g\u00e8re et \u00e0 faible perm\u00e9abilit\u00e9, tout en mat\u00e9rialisant une relation po\u00e9tique entre structure et souffle. Sa conception et ses tests contribuent \u00e0 la recherche en ing\u00e9nierie des polym\u00e8res, tandis que son d\u00e9ploiement dans Cavernautes<\/em> l\u2019inscrit dans la lign\u00e9e des pratiques de recherche-cr\u00e9ation qui unissent science, art et technologie \u00e0 travers une enqu\u00eate mat\u00e9rielle partag\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Au-del\u00e0 de l\u2019exploration des cavernes, cette technologie de membrane ouvre la voie \u00e0 de nouveaux syst\u00e8mes a\u00e9riens en int\u00e9rieur pour l\u2019inspection, la documentation et l\u2019interaction homme-robot, o\u00f9 la faible consommation d\u2019\u00e9nergie, le faible bruit et le contact doux sont essentiels. Elle repr\u00e9sente une avanc\u00e9e concr\u00e8te vers un vol durable et sensible au contexte, une innovation enracin\u00e9e dans la m\u00e9canique empirique, mais ouvert \u00e0 l\u2019interpr\u00e9tation artistique.<\/p>\n\n\n\n

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