Peau souple pour robots doux, incrusté de nanofils électriques, combine conductivité et sensibilité au sein d'un même matériau.

Une peau douce artificielle imprégnée d'électronique flexible pourrait améliorer la façon dont les robots perçoivent et interagissent avec leur environnement, Les chercheurs de la KAUST l'ont montré. L'équipe a découvert comment programmer la conductivité électrique et la détection de contrainte dans un seul matériau intégré dans une peau polymère extensible. La découverte pourrait également avoir des applications dans les appareils électroniques portables.

Quand un animal étire un membre, un réseau de nerfs et de capteurs dans la peau fournit une rétroaction qui l'aide à orienter le membre dans l'espace et à interagir avec son environnement. L'intégration d'un réseau de capteurs de contrainte et d'un câblage conjonctif dans une peau artificielle flexible donnerait aux robots mous un retour sensoriel similaire, les aider à naviguer de manière autonome dans leur environnement, dit Gilles Lubineau, qui a dirigé la recherche.

Jusqu'à maintenant, les chercheurs ont utilisé différents matériaux pour les composants de détection et de câblage conducteur, ajouter des coûts et de la complexité au processus de fabrication, explique Ragesh Chellattoan, un doctorat étudiant dans l'équipe de Lubineau. "Notre objectif est d'obtenir à la fois une connectivité de détection et de câblage dans un seul matériau, " il dit.

L'équipe a développé un matériau artificiel comprenant un polymère flexible incrusté de nanofils d'argent. Individuellement, chaque nanofil est conducteur, mais une résistance élevée aux jonctions entre eux limite la conductivité globale à travers le matériau. La résistance augmente considérablement lorsque le matériau est fléchi et que les nanofils sont séparés de telle sorte que le réseau de nanofils agit comme un capteur de contrainte.

Mais ce comportement peut être modifié, l'équipe a montré. L'application d'une tension continue a rendu le réseau de nanofils très chaud aux points de haute résistance, où les nanofils se rencontrent. Cet échauffement localisé agit pour souder les nanofils voisins entre eux, formant un réseau fortement conducteur fortement lié qui est imperméable à l'étirement et à la flexion. "La soudure électrique rejoint des milliers de jonctions du réseau en 30 secondes, " dit Chellattoan. Changer la façon dont le courant est introduit contrôle quelles parties deviennent conductrices.

Les chercheurs ont créé une peau extensible pour une figurine articulée afin de démontrer leur matériau. Ils ont enduit l'une des jambes du personnage avec la peau artificielle, puis ont appliqué une tension continue uniquement sur le côté gauche de la jambe avant de fléchir la jambe au niveau du genou et d'observer ce qui s'est passé. Sur le côté droit, le réseau de nanofils a agi comme un capteur de contrainte qui pouvait détecter la position de la jambe lorsque le genou du personnage était plié et redressé ; le côté gauche a montré une conductivité élevée quelle que soit la position de la jambe.

L'étape suivante, Chellattoan dit, est d'avoir un meilleur contrôle sur l'endroit où se forment les soudures des nanofils. Cela donnerait aux chercheurs la possibilité de dessiner des motifs conducteurs précis dans la peau artificielle.