Les chercheurs ont développé un interrupteur fluidique souple utilisant des muscles artificiels en polymère ionique, capable de fonctionner à une puissance ultra-faible et de produire une force 34 fois supérieure à son poids. Cette percée offre des applications potentielles dans la robotique douce, les dispositifs biomédicaux et la microfluidique en contrôlant avec précision le flux de fluide dans des espaces étroits. L’image ci-dessus représente la séparation de gouttelettes de fluide à l’aide d’un interrupteur à fluide souple à ultra-basse tension. Crédit : Laboratoire de robotique douce et de matériaux intelligents KAIST
Les robots logiciels, les dispositifs médicaux et les appareils portables sont désormais monnaie courante dans nos routines quotidiennes. Des chercheurs à KAIST ont créé un interrupteur fluide qui utilise des muscles artificiels en polymère ionique. Cet interrupteur fonctionne avec une puissance ultra faible tout en générant une force 34 fois supérieure à son propre poids. Les interrupteurs à fluide sont conçus pour diriger le flux de fluide, en le guidant dans des directions spécifiques pour initier différents mouvements.
KAIST (président Kwang-Hyung Lee) a annoncé le 4 janvier qu’une équipe de recherche dirigée par le professeur IlKwon Oh du Département de génie mécanique avait développé un interrupteur fluidique souple qui fonctionne à très basse tension et peut être utilisé dans des espaces étroits.
Muscles artificiels dans la technologie moderne
Les muscles artificiels imitent les muscles humains et fournissent des mouvements flexibles et naturels par rapport aux moteurs traditionnels, ce qui en fait l’un des éléments de base utilisés dans les robots souples, les dispositifs médicaux et les appareils portables. Ces muscles artificiels créent des mouvements en réponse à des stimuli externes tels que l’électricité, la pression atmosphérique et les changements de température. Afin d’utiliser des muscles artificiels, il est important de contrôler ces mouvements avec précision.
Les interrupteurs basés sur des moteurs existants étaient difficiles à utiliser dans des espaces limités en raison de leur rigidité et de leur grande taille. Afin de résoudre ces problèmes, l’équipe de recherche a développé un actionneur électro-ionique souple capable de contrôler le débit de fluide tout en produisant de grandes forces, même dans un tuyau étroit, et l’a utilisé comme interrupteur fluidique souple.
La synthèse et l’utilisation de pS-COF comme hôte électrode-électrolyte commun pour les commutateurs à fluides mous électroactifs. A) Le schéma de synthèse de pS-COF. B) Le diagramme schématique du principe de fonctionnement de l’interrupteur logiciel électrochimique. C) Le diagramme schématique de l’utilisation d’un interrupteur logiciel électrochimique basé sur pS-COF pour contrôler le débit de fluide en fonctionnement dynamique. Crédit : Laboratoire de robotique douce et de matériaux intelligents KAIST.
Le muscle artificiel en polymère ionique développé par l’équipe de recherche est composé d’électrodes métalliques et de polymères ioniques et génère une force et un mouvement en réponse à l’électricité. Un cadre organique covalent polysulfoné (pS-COF) fabriqué en combinant des molécules organiques à la surface de l’électrode musculaire artificielle a été utilisé pour générer une force impressionnante par rapport à son poids avec une puissance ultra-faible (~ 0,01 V).
Réalisations de la recherche
En conséquence, le muscle artificiel, fabriqué pour être aussi fin qu’un cheveu avec une épaisseur de 180 µm, a produit une force plus de 34 fois supérieure à son poids léger de 10 mg pour initier un mouvement fluide. Grâce à cela, l’équipe de recherche a pu contrôler avec précision la direction de l’écoulement du fluide avec une faible puissance.
Le professeur IlKwon Oh, qui a dirigé cette recherche, a déclaré : « Le commutateur fluidique souple électrochimique qui fonctionne à très faible puissance peut ouvrir de nombreuses possibilités dans les domaines des robots logiciels, de l’électronique douce et de la microfluidique basée sur le contrôle des fluides. » Il a ajouté : « Des fibres intelligentes aux dispositifs biomédicaux, cette technologie a le potentiel d’être immédiatement utilisée dans divers contextes industriels, car elle peut être facilement appliquée à des systèmes électroniques ultra-petits dans notre vie quotidienne. »
Cette recherche a été menée avec le soutien du projet de soutien scientifique leader de la Fondation nationale de recherche de Corée (groupe de recherche créative) et du projet Future Convergence Pioneer.
