Matières douces, comme le caoutchouc ou les polymères qui peuvent subir des changements drastiques de leur forme, sont prometteurs pour les applications où la flexibilité et les capacités de changement de forme sont primordiales.

Par exemple, ces matériaux peuvent être utilisés pour créer des robots souples adaptés à des tâches spécialisées, allant des dispositifs médicaux qui pourraient naviguer à l'intérieur du corps aux robots pour les missions de recherche et de sauvetage qui peuvent se faufiler à travers de petites ouvertures.

Mais pour alimenter le mouvement ou les transformations d'un robot doux, les chercheurs utilisent souvent des actionneurs qui doivent être physiquement connectés au robot, ce qui limite son utilité.

"Ces actionneurs sont généralement beaucoup plus gros que le robot lui-même, " dit Stéphane Rudykh, professeur de génie mécanique à l'Université du Wisconsin-Madison. "Par exemple, vous pourriez avoir un énorme réservoir d'air comprimé qui est attaché au robot par un câble et utilisé pour gonfler les matériaux mous et alimenter le robot."

Une équipe dirigée par Rudykh a mis au point un moyen de couper ce cordon.

Dans un article publié dans la revue Lettres d'examen physique , les chercheurs ont démontré une méthode d'utilisation des champs magnétiques pour induire à distance des matériaux composites souples à réorganiser leur structure interne en une variété de nouveaux motifs.

"Nous avons montré que dans un système relativement simple, nous pourrions obtenir un très large spectre de motifs différents qui étaient contrôlés par le niveau du champ magnétique, y compris des motifs qui seraient impossibles à réaliser en appliquant uniquement un chargement mécanique, ", dit Rudykh. "Cette avancée pourrait nous permettre de concevoir de nouveaux matériaux souples avec des performances et des fonctionnalités améliorées."

La possibilité de modifier la structure interne fine d'un matériau de cette manière permet aux chercheurs d'adapter ses propriétés physiques et même d'activer et de désactiver différentes propriétés selon leurs besoins. Et puisque l'exploitation des champs magnétiques élimine le besoin de contacts directs ou de câbles embêtants, de nouveaux matériaux souples pourraient être utiles pour des applications telles que les implants médicaux, dit Rudykh.

En collaboration avec des chercheurs du Laboratoire de recherche de l'Armée de l'Air, l'équipe a démontré et analysé les motifs nouvellement formés à l'aide d'un matériau élastomère souple. A l'intérieur de la matière douce, l'équipe a incrusté de petites particules de rigide, matériau magnétisable selon un motif périodique simple.

Puis, les chercheurs ont appliqué différents niveaux de champs magnétiques au matériau, ce qui a provoqué le réarrangement des particules magnétisées et la création de forces et de contraintes dans le matériau mou.

Rudykh dit que les nouveaux modèles qui ont émergé des particules réarrangées variaient de modèles hautement organisés et répétitifs à des modèles uniques qui ont apparemment un ordre à grande échelle mais sont désorganisés au niveau local.

« Notamment, nous pouvons régler le champ magnétique pour produire un motif souhaité et changer les propriétés du matériau, ", dit Rudykh. "Je suis ravi d'explorer davantage ce phénomène dans des systèmes matériels plus complexes."