La gamme de nouveaux hybrides silicone-époxy était constituée d'élastomères mous catalysés au platine et de résines époxy dures durcies par des durcisseurs anhydride acide. Le choix des anhydrides acides au lieu des durcisseurs à base d'amines couramment utilisés a permis une compatibilité chimique sans précédent entre les phases silicone et époxy, et a également permis un réglage précis des caractéristiques mécaniques et interfaciales en faisant varier ses compositions.

La famille d'hybrides résultante affiche plus de cinq ordres de grandeur de module d'élasticité, allant de 22 kPa à 1,7 GPa, qui est probablement la plus grande plage signalée pour les matériaux à gradation fonctionnelle accordable. Les composites à composition proche présentent une excellente ténacité interfaciale de 0,8 à 3,0 kJ m ^-2 , permettant des interfaces robustes entre les corps souples et une large gamme de composants mécatroniques traditionnels. L'ajout de modificateurs rhéologiques - dans ce cas, les formulations de laponite nanoclay-to ink ont ​​permis la fabrication additive de structures composites tridimensionnelles complexes (voir image et vidéo).

Les avantages de cette nouvelle famille d'hybrides ont été démontrés à travers quatre exemples principaux. D'abord, un PCB a été intégré à une membrane souple qui pouvait être étirée à plus de 200 % sans présenter aucun dommage interfacial. Seconde, une articulation du doigt a été reproduite avec succès à partir de modèles anatomiques, avec une intégration robuste de l'os, en forme de tendon, et des structures ressemblant à des ligaments. Puis, la structure et les performances des actionneurs pneumatiques renforcés avec des déformations axiales réglables ont été détaillées. Finalement, une structure d'aile inspirée des chauves-souris capable de supporter une dynamique rapide et de grandes déformations de flexion a été signalée.

Les performances de ces exemples n'ont pu être atteintes que grâce à l'approche de fabrication avancée qui a permis la combinaison robuste de matériaux à plusieurs échelles et à des résolutions élevées que les approches traditionnelles de moulage ou de moulage ne pouvaient pas atteindre.

« Les conclusions et la compréhension tirées de ce travail, à l'interface de la chimie, la physique, et ingénierie, représentent une contribution substantielle à l'ingénierie des matériaux, en particulier lorsqu'ils sont appliqués à la robotique douce. Nos approches de fabrication avancées facilitent des combinaisons de matériaux robustes à plusieurs échelles et hautes résolutions permettant de nouvelles applications dans un large éventail de secteurs clés, tels que les vêtements, soins de santé, et plus particulièrement la robotique douce, ", a déclaré le chercheur principal, le professeur adjoint Pablo Valdivia y Alvarado, du programme de développement de produits d'ingénierie de SUTD.