Actionneur souple entraîné par l’eau développé —
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Les concombres de mer ont une forme bosselée et oblongue. Ils sont doux mais se raidissent rapidement au toucher. Ils peuvent rétrécir ou s’étirer jusqu’à plusieurs mètres, et leur forme d’origine peut être récupérée même après leur mort et leur ratatinage grâce à la régulation de l’absorption d’eau. Récemment, une équipe de recherche POSTECH a développé un actionneur souple inspiré de ce comportement unique des holothuries.
Une équipe de recherche dirigée par le professeur Dong Sung Kim, le Dr Andrew Choi (actuellement directeur de la R&D chez EDmicBio, Inc.) et Hyeonseok Han du département de génie mécanique de POSTECH s’est inspirée du tissu collagène mutable (MCT) des concombres de mer pour développer un actionneur souple à commande hydraulique qui dépasse la force et la vitesse des actionneurs souples conventionnels. Cette recherche a été publiée en couverture intérieure du dernier numéro du Journal of Materials Chemistry A.
Le corps d’un concombre de mer est en MCT ; et ainsi, il peut être durci ou ramolli en fonction du milieu environnant. En quelques secondes, le module d’élasticité des holothuries peut changer jusqu’à 10 fois pour se faufiler rapidement dans les crevasses ou se gonfler pour menacer les prédateurs. Ce changement est induit par la formation ou la destruction de liaisons hydrogène dans les tissus collagènes en contrôlant ses régulateurs chimiques.
Un actionneur est un dispositif rigide qui modifie un état physique en utilisant un changement de signal électrique, tel qu’un moteur ou un interrupteur. Cependant, un actionneur souple qui réagit à l’eau – qui utilise l’eau comme source d’énergie – peut être appliqué à la robotique souple qui nécessite une liberté de mouvement. Cependant, les actionneurs souples existants sont limités dans leur application en raison de leur fragilité et de leur faible vitesse.
Inspirée par le MCT des concombres de mer qui changent librement de forme en réagissant avec l’eau, l’équipe de recherche a conçu un actionneur programmable. Cet actionneur est basé sur l’hydrogel en vrac PNIPAAm qui change de manière très flexible et a montré une force d’actionnement 200 fois (2 newtons) supérieure et une force d’actionnement 300 fois (1/3 seconde) plus rapide que les actionneurs souples conventionnels qui utilisent l’eau comme source d’énergie – même sous l’eau à une température de 80°C. De plus, à travers plusieurs tests, il a été démontré que l’actionneur était suffisamment robuste pour restaurer la forme d’origine même lorsqu’il était soumis à 300% de contrainte de traction.
Cet actionneur peut être applicable dans de nombreux secteurs différents tels que les domaines industriels et biomédicaux, y compris les robots industriels tels que les pinces qui saisissent et soulèvent des matériaux comme un bras humain, des fermetures de plaies et des doigts artificiels.
« Le robot souple s’active lorsqu’il entre en contact avec l’humidité et est flexible et déformable pour s’adapter facilement à divers environnements », a expliqué le professeur Dong Sung Kim. “Cet actionneur hydrogel nouvellement développé est très puissant et s’actionne rapidement pour permettre un fonctionnement même dans des endroits sans électricité en utilisant de l’énergie chimique.”
Cette recherche a été menée avec le soutien du programme de recherche à mi-carrière et du programme de développement biomédical de technologie de base financés par le ministère des Sciences et des TIC et la Fondation nationale pour la recherche de Corée, et le projet Alchemist financé par le ministère du Commerce, de l’Industrie et Énergie.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Université des sciences et technologies de Pohang (POSTECH). Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
