S'inspirant des espèces vivant en océan, des chercheurs de l'Université du Nebraska – Lincoln développent des peaux synthétiques qui soutiendront l'émergence de machines, de robots et d'autres appareils «doux» de nouvelle génération.
Les peaux se rapprochent étroitement de l'action mécanique des chromatophores trouvés dans les céphalopodes – squides, poulpes, seiches et autres espèces. Les chromatophores sont micrométriques à des organes à l'échelle des millimètres qui contiennent des sacs pigments qui deviennent plus visibles à mesure que les petits muscles radiaux tirent sur le sac, ce qui fait se dilater le pigment sous la peau.
« Nous travaillons dans un domaine émergent parfois appelé matériaux autonomes », a déclaré Stephen Morin, professeur agrégé de chimie et auteur d'un nouvel article publié dans la revue Matériaux avancés. « Les matériaux autonomes ont la capacité d'interagir, de sentir et de réagir avec leur environnement en l'absence de saisie des utilisateurs. »
Ces peaux douces développées synthétiquement imitent la commutation des couleurs des céphalopodes et ont conduit à la fabrication de réseaux extensibles de versions microstructurées et sensibles aux stimuli, a déclaré Morin. Plusieurs couches de ces chromatophores synthétiques pourraient être programmées pour répondre à des stimuli environnementaux spécifiques, ce qui les rend bien adaptés à des applications dans la robotique douce et les interfaces humaines-machine.
Ces matériaux pourraient être utilisés comme capteurs environnementaux et pour l'affichage et la signalisation d'informations, dans certains cas, remplaçant les technologies d'affichage existantes qui sont électriques et nécessitent des composants rigides et inflexibles tels que les écrans d'ordinateur.
« Il débloque de nombreuses opportunités très intéressantes en robotique douce, de nouveaux types d'interfaces de machines humaines », a déclaré Morin.
Cela pourrait inclure des technologies d'affichage et de rapport intrinsèquement extensibles et conformes.
« Imaginez ce qu'un calmar ou une pieuvre peut faire en termes de création de modèles et de le faire très rapidement et dynamiquement … mais dans une structure entièrement synthétique », a déclaré Morin, membre du Nebraska Center for Materials and Nanoscience Faculty.
« Ces types d'appareils sont très polyvalents », a déclaré Brennan Watts, un doctorant de quatrième année en chimie travaillant avec Morin. «Nous pouvons affiner finement la chimie des composants individuels… et avoir des matériaux qui répondent à des stimuli très spécifiques.
« Vous pourriez avoir une technologie portable qui rapporte simultanément la température, le pH, l'humidité, toutes sortes de paramètres différents dans un environnement donné. Le faisant avec les technologies traditionnelles, il serait difficile de mesurer tous ceux qui sont en même temps. »
La technologie « Soft Materials » ne remplacera pas complètement les technologies actuelles, mais leur polyvalence chimique et environnementale leur permet de fonctionner dans différents environnements, en particulier dans des contextes aqueux.
En plus de Morin et Watts, les auteurs de la Matériaux avancés L'article sont Matthew R. Jamison, John M. Kapitan, Nengjian Huang et Delroy Taylor, tous des étudiants diplômés du département de chimie de l'université.
