Les chercheurs ont créé un nouveau métamatériau capable d’ajuster dynamiquement sa forme et ses propriétés en temps réel, offrant ainsi une adaptabilité sans précédent pour les applications en robotique et en matériaux intelligents. Ce développement comble le fossé entre les matériaux actuels et l’adaptabilité observée dans la nature, ouvrant la voie à l’avenir des technologies adaptatives. Crédit : UNIST
En s’inspirant de l’extraordinaire adaptabilité observée chez des entités biologiques telles que la pieuvre, un progrès significatif dans le domaine de la robotique douce a été réalisé. Sous la direction du professeur Jiyun Kim du Département de science et d’ingénierie des matériaux de l’UNIST, une équipe de recherche a développé avec succès un matériau multifonctionnel codable capable d’ajuster dynamiquement sa forme et ses propriétés mécaniques en temps réel.
Ce métamatériau révolutionnaire dépasse les limites des matériaux existants, ouvrant de nouvelles possibilités d’applications en robotique et dans d’autres domaines nécessitant de l’adaptabilité.
Les machines logicielles actuelles n’ont pas le niveau d’adaptabilité démontré par leurs homologues biologiques, principalement en raison d’une capacité de réglage en temps réel limitée et d’un espace reprogrammable restreint de propriétés et de fonctionnalités. Afin de combler cette lacune, l’équipe de recherche a introduit une nouvelle approche utilisant des modèles graphiques de rigidité. En commutant indépendamment les états de rigidité binaires numériques (souples ou rigides) des unités constitutives individuelles au sein d’une structure auxétique simple comportant des vides elliptiques, le matériau atteint une accordabilité in situ et graduelle sur diverses qualités mécaniques.
Concept et mécanisme de PPMM pour la programmation in situ de comportements mécaniques. Crédit : UNIST
Le matériau programmable numériquement présente des capacités mécaniques remarquables, notamment le changement de forme et la mémoire, la réponse contrainte-déformation et le coefficient de Poisson sous charge de compression. En outre, il démontre des fonctionnalités orientées application telles que l’absorption d’énergie et la distribution de pression réglables et réutilisables. Ce matériau révolutionnaire sert de tremplin vers le développement de robots souples entièrement adaptatifs et de machines interactives intelligentes.
Matériau et applications révolutionnaires
« Nous avons développé un métamatériau capable de mettre en œuvre les caractéristiques souhaitées en quelques minutes, sans avoir besoin de matériel supplémentaire », a déclaré Jun Kyu Choe (Programme combiné MS/Ph.D. de science et d’ingénierie des matériaux, UNIST), premier auteur de l’étude. . « Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les matériaux adaptatifs avancés et le développement futur de robots adaptatifs. »
L’équipe de recherche a démontré le potentiel du matériau en démontrant un « matériau adaptatif absorbant l’énergie des chocs », qui ajuste ses propriétés en réponse à des impacts inattendus. En minimisant la force transmise à l’objet protégé, ce matériau réduit considérablement les risques de dommages ou de blessures. De plus, l’équipe a utilisé le métamatériau comme « matériau de transmission de force », capable de transmettre des forces aux endroits et aux moments souhaités. En saisissant des commandes numériques spécifiques, le matériau actionne sélectivement les commutateurs LED adjacents, permettant un contrôle précis des voies de transmission de force.
Capacités de changement de forme et de mémoire de forme. Crédit : UNIST
Le professeur Kim a souligné la compatibilité de ce métamatériau avec les technologies d’intelligence artificielle, comme le deep learning, ainsi qu’avec les technologies et appareils numériques existants. « Ce métamatériau, capable de convertir des informations numériques en informations physiques en temps réel, ouvrira la voie à de nouveaux matériaux innovants capables d’apprendre et de s’adapter à leur environnement », a ajouté le professeur Kim.
La recherche, publiée dans le numéro de janvier 2024 de Matériaux avancés, a été sélectionné comme couverture arrière. Le projet a reçu le soutien de la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF), du ministère des Sciences et des TIC (MSIT) et de l’Institut coréen des matériaux (KIMS).
