Matériaux gélatineux pour la robotique auto-cicatrisante
Les chercheurs ont mis au point des hydrogels qui peuvent être imprimés en 3D et s’autoréparer à température ambiante, ouvrant la voie à de nombreuses applications.
Les matériaux souples qui peuvent se cicatriser sont prometteurs pour le développement d’applications allant des membres artificiels aux piles pour panneaux solaires. Cependant, jusqu’à présent, la plupart de ces matériaux ont nécessité de la chaleur pour se régénérer et ont rencontré d’autres défis, limitant leur utilisation.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université de Cambridge ont développé un nouvel auto-guérison des matériaux hydrogel qui non seulement peuvent cicatriser à température ambiante, mais sont également biodégradables et peuvent être fabriqués à l’aide de l’impression 3D.
Les matériaux ressemblant à de la gelée peuvent également détecter la tension, la température et l’humidité, ce qui les rend bien adaptés à une utilisation dans des applications de robotique douce telles que les mains artificielles qui sont plus réalistes que les prothèses actuelles.
Les matériaux font partie d’un travail continu pour développer des matériaux à détection douce et auto-cicatrisants pour les mains et les bras robotiques par des chercheurs du département d’ingénierie de l’université sur la base d’un projet appelé Self-HEaling soft RObotics (SHERO) financé par l’Union européenne.
Le but ultime de ces matériaux est de pouvoir détecter quand ils sont endommagés, puis de faire ce qui est nécessaire pour guérir temporairement et continuer la tâche à accomplir sans avoir besoin d’interaction humaine.
Une main robotique imprimée en 3D fabriquée à l’aide d’un nouvel hydrogel de détection qui peut se guérir à température ambiante a été développée par des chercheurs de l’Université de Cambridge.
Matériaux transformateurs
En effet, ces types de technologies de détection douce peuvent transformer la robotique, les interfaces tactiles et les appareils portables, entre autres applications, a déclaré David Hardman, un étudiant chercheur qui travaille sur le projet.
« L’intégration de capteurs logiciels dans la robotique nous permet d’obtenir beaucoup plus d’informations, comme la façon dont la pression sur nos muscles permet à notre cerveau d’obtenir des informations sur l’état de notre corps », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse.
Cependant, les matériaux qui ont été développés jusqu’à présent ne sont pas très durables et consomment également de grandes quantités d’énergie, ce qui les rend difficiles à entretenir.
Pour améliorer les technologies précédentes, les chercheurs ont travaillé avec un matériau extensible à base de gélatine qui est « bon marché, biodégradable et biocompatible », a déclaré Hardman. Les capteurs incorporés utilisant des composants conducteurs dans le matériau, puis ont testé diverses configurations pour voir comment ils pourraient fonctionner en tant que dispositifs sensoriels mous.
Solution salée
Les chercheurs ont finalement découvert que l’impression de capteurs contenant du chlorure de sodium, ou du sel, au lieu d’encre au carbone aboutissait à un matériau aux propriétés souhaitées. En effet, puisque le sel est soluble dans l’hydrogel rempli d’eau, il fournit un canal uniforme pour la conduction ionique ou le mouvement des ions nécessaires à la conductivité électrique.
L’équipe a mesuré la résistance électrique des matériaux imprimés, constatant que les changements de contrainte entraînaient une réponse hautement linéaire. Ils l’ont utilisé pour calculer les déformations du matériau, puis ont ajouté du sel pour permettre la détection d’étirements de plus de trois fois la longueur d’origine du capteur. De cette manière, le matériau peut être intégré dans des dispositifs robotiques flexibles et extensibles.
Les matériaux ont un certain nombre de qualités qui les rendent utiles pour les applications du monde réel. La première est qu’ils peuvent guérir à température ambiante, ce qui les distingue de nombreux matériaux d’auto-guérison développés précédemment.
De plus, comme ils peuvent être fabriqués par impression 3D ou moulage et qu’ils sont composés de matériaux largement disponibles, ils sont moins coûteux à fabriquer que les matériaux précédents développés dans le même but, ont-ils déclaré. Ils montrent également une résistance et une stabilité à long terme sans se dessécher, ont ajouté les chercheurs.
