Mou, tendre, les matériaux extensibles qui sont également électriquement conducteurs sont difficiles à trouver. Il est encore plus difficile de créer un circuit qui résiste aux dommages, allant jusqu'à se guérir. Pour les chercheurs de l'Université Carnegie Mellon, cependant, ces types d'innovations ne sont qu'un autre jour au bureau.

Dans deux articles récemment publiés, des équipes de chercheurs de la CMU ont fait des progrès dans l'électronique portable et d'autres machines logicielles. Le Soft Machines Lab (SML) de Carmel Majidi travaille depuis longtemps dans ce domaine, et ces deux articles reflètent cela.

Auparavant en 2018, Majidi, professeur agrégé de génie mécanique, et son équipe a créé un circuit capable de se guérir électriquement, c'est-à-dire il pouvait continuer à fonctionner même après que les voies principales aient été coupées ou endommagées. Maintenant, ils ont créé un matériau à base de métal liquide qui est également capable de réparer physiquement les dommages. Lorsque deux morceaux de composites électriques en métal liquide sont placés ensemble, ils peuvent fusionner de la même manière que la peau guérit après une coupure. Cette innovation permet aux circuits de résister à plus de dommages car ils peuvent simplement les réparer.

SML a réalisé ces avancées en utilisant un métal liquide composé d'un alliage de gallium et d'indium. Ce métal est plus sûr que d'autres métaux liquides comme le mercure, disent les auteurs. Ces découvertes permettent d'étendre la technologie à d'autres polymères, y compris les gels. Cela élargit la portée et l'effet de leurs recherches. En réalité, les circuits réalisés avec des métaux liquides peuvent être effacés et redessinés, ce qui les rend très adaptables.

Ces nouveaux matériaux peuvent également être imprimés en 3D. Sarah Bergbreiter, professeur de génie mécanique, travaillé avec Majidi et SML pour imprimer ces matériaux en utilisant un nouveau processus de fabrication. La création de structures 3-D de ces circuits auto-réparables et réinscriptibles élargira considérablement la gamme d'applications.

Une de ces applications est la récupération d'énergie. L'énergie peut être générée en utilisant l'électricité à partir du contact entre deux surfaces. Imaginer, par exemple, l'électricité qui fait dresser vos cheveux lorsque vous frottez un ballon contre eux. Ce même principe peut être appliqué à l'électronique portable, leur permettant de récolter l'énergie du mouvement humain.

Bien que le fondement théorique soit là, c'est la première fois que quelqu'un parvient à le faire fonctionner en utilisant le composite. Quoi de plus, les métaux liquides sont hautement conducteurs, ils peuvent donc facilement produire de grandes quantités d'énergie. Et, parce que l'électronique est douce et extensible, ils peuvent facilement être intégrés dans les vêtements.

Lorsque l'équipe de Majidi a ajouté le matériau à un short de sport, ils ont pu récolter suffisamment d'énergie du mouvement du porteur pour alimenter un capteur hygro-thermomètre avec affichage numérique (un petit appareil informatique portable).

Les applications de cette recherche sont de grande envergure. Les auteurs disent que ses utilisations pourraient inclure la robotique bio-inspirée, interaction homme-machine, informatique portable, et des cellules solaires. Ces robots souples seront hautement adaptables et durables, permettant un large éventail d'applications.

Le papier, intitulé « Assemblage contrôlé d'inclusions de métaux liquides en tant qu'approche générale pour les composites multifonctionnels, " a été publié dans Matériaux avancés .