Les actionneurs à métal liquide inspirés des plantes ouvrent un nouveau potentiel pour la robotique flexible

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Tian Xingyou et le professeur Zhang Xian des instituts Hefei des sciences physiques (HFIPS) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a utilisé du métal liquide pour construire du métal liquide/polyimide/polytétrafluoroéthylène (LM/PI/ PTFE) actionneurs photothermiques programmables basés sur une dilatation thermique asymétrique.

L'étude a été publiée dans Matériaux fonctionnels avancés comme couverture.

“Nous avons été inspirés par la façon dont la région sensible à la pointe d'une plante se contracte d'un côté pour former des vrilles”, a déclaré le Dr Li Xiaofei, premier auteur de l'article. “L'actionneur en forme de vrille a une morphologie initiale personnalisable.”

Les métaux liquides, en tant que matériaux photothermiques flexibles émergents qui durcissent sans polymères de renforcement, remplacent les matériaux photothermiques traditionnels pour préparer les actionneurs photothermiques. Les chercheurs s’efforcent d’enrichir l’action des actionneurs photothermiques à métal liquide afin de la transformer en mouvement robotique.

Dans cette recherche, les scientifiques ont construit un actionneur photothermique utilisant un film de métal liquide/polyimide (LM/PI) et un ruban PTFE qui imite la capacité des plantes à rechercher la lumière du soleil. Ils ont utilisé un film LM/PI comme support et couche photothermique, tandis que le ruban PTFE agissait comme un protoplasme pouvant se contracter et se plier.

« Lorsque vous assemblez le ruban PTFE sur le film LM/PI sous différents angles, il s'enroule comme des vrilles et vous pouvez obtenir différentes formes, c'est pourquoi nous l'appelons programmable », a déclaré Li Xiaofei.

L'actionneur résultant présentait une déformation importante, une réponse rapide, une excellente stabilité et une capacité de charge élevée. Il encouragera la recherche et les applications pratiques dans le domaine des robots flexibles, des appareils intelligents et des systèmes bioniques.

De plus, les chercheurs ont modélisé l'actionneur et prédit avec précision la morphologie de flexion par analyse par éléments finis. Sur la base de la programmabilité de la morphologie initiale et de la prédiction du modèle, les chercheurs ont réussi à concevoir des robots dotés de capacités de ramper, de rouler, de nager, de saisir et de manipuler.

Ce nouvel actionneur ouvre la voie à un développement ultérieur des actionneurs photothermiques dans les systèmes bioniques et la robotique, selon l'équipe.