Les chercheurs rapportent avoir développé un nouveau matériau composite conçu pour modifier son comportement en fonction de la température afin d’effectuer des tâches spécifiques. Ces matériaux devraient faire partie de la prochaine génération de robots autonomes qui interagiront avec l’environnement.
La nouvelle étude, menée par Shelly Zhang, professeur de génie civil et environnemental à l’Université de l’Illinois Urbana-Champaign, et Weichen Li, étudiant diplômé, en collaboration avec le professeur Tian Chen et l’étudiant diplômé Yue Wang de l’Université de Houston, utilise des algorithmes informatiques, deux polymères distincts et Impression 3D pour procéder à l’ingénierie inverse du matériau qui… Ils se dilatent et se contractent en réponse aux changements de température avec ou sans intervention humaine.
Les résultats de l’étude sont publiés dans la revue Avancement de la science.
« Créer un matériau ou un dispositif qui répond de manière spécifique en fonction de son environnement est très difficile à imaginer en utilisant uniquement l’intuition humaine – il existe tellement de possibilités de conception disponibles », a déclaré Zhang. « Nous avons donc décidé de travailler avec un algorithme informatique pour nous aider à déterminer la meilleure combinaison de matériaux et de géométrie. »
L’équipe a utilisé pour la première fois la modélisation informatique pour imaginer un composite dipolymère qui pourrait se comporter différemment à différentes températures en fonction des entrées de l’utilisateur ou de sa propre détection.
« Dans cette étude, nous avons développé un matériau qui peut se comporter comme du caoutchouc souple à basse température et comme un plastique dur à haute température », a déclaré Zhang.
Une fois transformé en un dispositif tangible, l’équipe a testé la capacité du nouveau matériau composite à réagir aux changements de température pour effectuer une tâche simple : alimenter les LED.
« Notre étude montre qu’il est possible de concevoir un matériau doté de capacités intelligentes de détection de température, et nous pensons que cela sera très utile en robotique », a déclaré Zhang. « Par exemple, si la capacité de charge du robot doit changer lorsque la température change, le matériau « sait » comment adapter son comportement physique pour s’arrêter ou effectuer une tâche différente.
L’une des caractéristiques de l’étude est le processus d’optimisation qui aide les chercheurs à interpoler la distribution et la géométrie des deux matériaux polymères différents requis, a déclaré Zhang.
« Notre prochain objectif est d’utiliser cette technologie pour ajouter un autre niveau de complexité au comportement programmé ou autonome de la matière, comme la capacité de détecter la vitesse d’un certain type d’impact provenant d’un autre objet », a-t-elle déclaré. « Cela sera crucial pour que les matériaux robotiques apprennent à répondre aux différents risques sur le terrain. »
La National Science Foundation a soutenu cette recherche.
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