Des chercheurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont créé des structures maillées flexibles imprimées en 3D qui peuvent être contrôlées avec des champs magnétiques appliqués tout en flottant sur l'eau. Les structures peuvent saisir de petits objets et transporter des gouttelettes d'eau, leur donnant le potentiel d'être utiles en tant que robots mous qui imitent les créatures vivant à la surface de l'eau ou qui peuvent servir d'échafaudages tissulaires pour les cultures cellulaires.

"Cette recherche montre des capacités dans le domaine émergent de la combinaison de l'impression 3D et de la robotique logicielle, " dit Orlin Velev, S. Frank et Doris Culberson professeur émérite de génie chimique et biomoléculaire à l'État de Caroline du Nord et auteur correspondant d'un article décrivant la recherche.

Pour créer ces structures, les chercheurs ont fabriqué une "encre" à partir de microbilles de silicone, lié par du silicone liquide et contenu dans l'eau. La "pâte thixotrope homocomposite" qui en résulte ressemble à un dentifrice commun, qui peut facilement être extrait d'un tube mais conserve ensuite sa forme sur votre brosse à dents sans couler. Les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D pour façonner la pâte en motifs en forme de maille. Les motifs sont ensuite durcis dans un four pour créer des structures en silicone flexibles qui peuvent être contrôlées - étirées et affaissées - par l'application de champs magnétiques.

"Cette pâte auto-renforcée nous permet de créer des structures ultra-douces et souples, " dit Sangchul Roh, un doctorat de l'État de Caroline du Nord. étudiant au laboratoire de Velev et premier auteur de l'article.

"Incrustation de particules de fer carbonyle, qui sont largement disponibles et ont une magnétisation élevée, nous permet de conférer une forte réponse aux gradients de champ magnétique, " a ajouté Joseph Tracy, professeur de science et d'ingénierie des matériaux et co-chercheur principal sur le projet.

« Les structures sont aussi auxétiques, ce qui signifie qu'ils peuvent se dilater et se contracter dans toutes les directions, " a déclaré Velev. "Avec l'impression 3D, nous pouvons contrôler la forme avant et après l'application du champ magnétique."

Les propriétés des structures permettent également de les utiliser en flottant sur l'eau, semblable aux marcheurs aquatiques, ou des insectes qui effleurent ou sautent sur les surfaces d'eau.

« L'imitation des tissus vivants du corps est une autre application possible pour ces structures, " dit Roh.

Dans le journal, publié dans un numéro spécial de Technologies avancées des matériaux , les chercheurs ont montré comment ils étaient capables de concevoir des maillages reconfigurables, une structure qui pourrait « attraper » une minuscule boule de papier d'aluminium et une structure qui peut « porter » une seule goutte d'eau, puis la libérer à la demande à travers le maillage.

"Pour l'instant, il s'agit d'une preuve de concept à un stade précoce pour un actionneur robotique souple, " dit Velev.