Dans une découverte révolutionnaire, Des chercheurs de l'Université de Wollongong (UOW) ont créé un effet de « battement de cœur » dans le métal liquide, provoquant une pulsation rythmique du métal d'une manière similaire à un cœur qui bat.

Leurs conclusions sont publiées dans le numéro du 11 juillet de Lettres d'examen physique , le premier journal au monde pour la recherche en physique fondamentale.

Les chercheurs ont produit le rythme cardiaque en stimulant électrochimiquement une goutte de gallium liquide, l'amenant à osciller de manière régulière et prévisible. Le gallium (Ga) est un métal argenté doux à bas point de fusion, devenir liquide à des températures supérieures à 29,7 °C.

La découverte a des applications potentielles pour les minuteries et les actionneurs à base de fluide dans les muscles artificiels, la robotique douce et les circuits microfluidiques « laboratoire sur puce ».

Professeur Xiaolin Wang, un chef de nœud et un chef de thème au Centre d'excellence de l'ARC pour les futures technologies électroniques à faible consommation d'énergie (FLEET), a dirigé l'équipe de recherche de l'Institut des matériaux supraconducteurs et électroniques de l'UOW au sein de l'Institut australien des matériaux innovants.

"En concevant une électrode spéciale et en appliquant une tension à des gouttes de métal liquide, nous avons pu faire bouger le métal comme un cœur battant, " a déclaré le professeur Wang.

Alors que des effets de rythme cardiaque similaires ont déjà été créés dans le mercure liquide, cela produit un mouvement erratique qui est difficile à désactiver ou à contrôler. Le mercure présente l'inconvénient supplémentaire d'être hautement toxique.

gallium liquide, par contre, est non toxique et produit un mouvement régulier (à des fréquences allant de 30 à 100 battements par minute selon l'influence de la gravité et de la taille de la goutte), ce qui en fait potentiellement une bien plus grande utilité.

Le professeur Wang a déclaré que ses recherches sur les métaux liquides étaient inspirées en partie par les systèmes biologiques et en partie par la science-fiction, y compris le changement de forme, robot "T-1000" en métal liquide dans le film réalisé par James Cameron Terminator 2 :Jour du Jugement .

"Tome, rien n'est de la fiction – la science-fiction est un fait scientifique qui n'a pas encore été découvert. Quand je vois un effet dans la science-fiction, je pense à la façon dont nous pouvons créer cette fonctionnalité dans la vraie vie, " il a dit.

"Je ne veux pas créer un robot Terminator, ne t'inquiète pas, mais la fonctionnalité du robot liquide peut être utile dans le monde réel, j'ai donc voulu découvrir plus de fonctionnalités dans le métal liquide.

"Le robot liquide de Terminateur 2 avait deux fonctionnalités. L'une consistait à changer sa forme puis à la récupérer. La seconde était de passer d'un état plus doux à un état plus dur - si vous vous souvenez de la scène où il a étendu son bras et l'a transformé en épée, il est passé d'un métal mou à un métal dur.

"Ces deux fonctionnalités ont été découvertes. Un groupe en Chine et un autre aux Etats-Unis ont découvert la première, changer de forme puis la récupérer, et c'est mon groupe de recherche ici à l'UOW qui a découvert le deuxième phénomène, transition d'un état mou à un état dur en appliquant une tension.

"Nous avons également développé un moyen de former instantanément n'importe quel motif, y compris l'écriture, sur le métal liquide sans le toucher. Mon idée initiale était de trouver un moyen de reproduire l'effet « crop circles » dans notre laboratoire.

"Et maintenant, nous avons créé une fonctionnalité en métal liquide que même James Cameron n'était pas capable de concevoir :comment le faire bouger comme un cœur qui bat."

Alors que le document de recherche se concentre sur la physique fondamentale de la percée - comprendre comment et pourquoi le gallium liquide se comporte comme il le fait - plutôt que sur ses applications, Le professeur Wang a déclaré qu'il y avait un certain nombre d'utilisations potentielles.

"Il y a tellement d'applications pour les appareils construits avec des matériaux plus doux, " il a dit.

"La robotique douce est notre avenir. Pour développer des robots mous, nous avons besoin d'une puissance pour faire bouger les tissus mous, alors très naturellement nous pensons à un cœur tendre pour un robot doux.

« Dans de nombreux systèmes biologiques, chez les humains et les animaux, c'est le cœur qui alimente tout. Ainsi, un battement de coeur en métal pourrait être utilisé comme une pompe, comme force motrice pour transporter le liquide à travers un canal."

Dr David Cortie, un chercheur de l'ISEM et l'un des co-auteurs de l'article, a déclaré que la nature autorégulatrice du rythme cardiaque du gallium liquide en faisait un bon candidat pour un certain nombre d'utilisations.

"Le rythme cardiaque se produit naturellement, vous n'avez pas besoin d'appliquer une électronique compliquée pour que le timing fonctionne, donc le pompage autorégulé est une possibilité, " a déclaré le Dr Cortie.

"Nous avons également proposé des oscillateurs. En électronique, vous avez souvent besoin d'un contrôle de synchronisation, par exemple quelque chose qui envoie une impulsion deux fois par seconde, donc par analogie, cette fonctionnalité pourrait être utile pour les minuteries à base de fluide dans les circuits microfluidiques."

« Découverte d'un effet de battement cardiaque stimulé par la tension dans des gouttelettes de gallium liquide » par Zhenwei Yu, Yuchen Chen, Frank F. Yun, David Cortie, Lei Jiang, et Xiaolin Wang est publié le 11 juillet dans Lettres d'examen physique .