Avancées dans les domaines de la robotique douce, les technologies portables et les interfaces homme/machine nécessitent une nouvelle classe de matériaux extensibles qui peuvent changer de forme de manière adaptative tout en s'appuyant uniquement sur l'électronique portable pour l'alimentation. Des chercheurs de l'Université Carnegie Mellon ont développé un tel matériau qui présente une combinaison unique de conductivité électrique et thermique élevée avec des capacités d'actionnement qui ne ressemblent à aucun autre composite souple.

Dans les conclusions publiées dans Actes de l'Académie nationale des sciences cette semaine, les chercheurs rapportent sur ce nouveau matériau intelligent qui peut adapter sa forme en réponse à son environnement. L'article s'intitule "Un élastomère multifonctionnel à morphing de forme avec des inclusions de métal liquide".

"Il n'est pas seulement thermiquement et électriquement conducteur, il est aussi intelligent, " a déclaré Carmel Majidi, professeur agrégé de génie mécanique qui dirige le Soft Machines Lab à Carnegie Mellon. "Tout comme un humain recule lorsqu'il touche quelque chose de chaud ou de pointu, les sens matériels, processus, et répond à son environnement sans aucun matériel externe. Parce qu'il a des voies électriques de type neuronal, c'est un pas de plus vers le tissu nerveux artificiel."

Majidi est un pionnier dans le développement de nouvelles classes de matériaux à utiliser dans l'ingénierie de la matière molle et la robotique molle. Son équipe de recherche a déjà créé des architectures de matériaux avancées à l'aide de micro- et nano-gouttelettes de métal liquide déformable de gallium-indium. C'est la première fois que son laboratoire combine cette technique avec des élastomères à cristaux liquides (LCE), un type de caoutchouc à morphing de forme. Majidi et son équipe de recherche ont collaboré avec l'expert LCE Taylor Ware, professeur de bio-ingénierie à l'Université du Texas, Dallas, et son étudiant diplômé, Cédric Ambulo.

Les LCE sont comme des cristaux liquides utilisés dans les écrans plats, mais liés entre eux comme du caoutchouc. Parce qu'ils bougent lorsqu'ils sont exposés à la chaleur, ils détiennent une fonctionnalité prometteuse en tant que matériau de morphing de forme ; Malheureusement, ils n'ont pas la conductivité électrique et thermique nécessaire à l'activation de la mémoire de forme. Bien que des charges rigides puissent être incorporées pour améliorer la conductivité, ceux-ci provoquent la dégradation des propriétés mécaniques et des capacités de morphing des LCE. Les chercheurs ont surmonté ces défis en combinant le métal liquide gallium indium avec les LCE pour créer un doux, composite extensible avec une multifonctionnalité sans précédent.