Une peau électronique aussi souple qu'une peau de crocodile

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Le développement d’une peau électronique à sens multiples est essentiel pour divers domaines, notamment la rééducation, la santé, les prothèses et la robotique. L’un des composants clés de cette technologie est les capteurs de pression extensibles, qui peuvent détecter différents varieties de toucher et de pression. Récemment, une équipe conjointe de chercheurs de POSTECH et de l’Université d’Ulsan en Corée a récemment fait une percée significative en créant avec succès des capteurs de pression extensibles de manière omnidirectionnelle inspirés de la peau de crocodile.

L’équipe à l’origine de la recherche était dirigée par le professeur Kilwon Cho, le Dr Giwon Lee et le Dr Jonghyun Son du département de génie chimique de POSTECH, ainsi qu’une équipe dirigée par le professeur Seung Goo Lee du département de chimie de l’Université de Ulsan. Ils se sont inspirés de l’organe sensoriel unique de la peau de crocodile et ont développé des capteurs de pression avec des microdômes et des surfaces ridées. Le résultat était un capteur de pression étirable de manière omnidirectionnelle.

Les crocodiles, redoutables prédateurs qui passent la plupart de leur temps immergés sous l’eau, possèdent une capacité remarquable à détecter les petites vagues et à détecter la way de leurs proies. Cette capacité est rendue probable par un organe sensoriel incroyablement sophistiqué et reasonable situé sur leur peau. L’organe est composé de bosses sensorielles hémisphériques qui sont disposées selon un motif répété avec des charnières ridées entre elles. Lorsque le crocodile bouge son corps, les charnières se déforment tandis que la partie sensorielle reste insensible aux déformations mécaniques, permettant au crocodile de conserver un niveau de sensibilité exceptionnel aux stimuli externes lorsqu’il nage ou chasse sous l’eau.

L’équipe de recherche a réussi à imiter la composition et la fonction de l’organe sensoriel du crocodile pour développer un capteur de pression hautement extensible. En inventant un polymère élastomère hémisphérique avec des rides délicates contenant des nanofils longs ou courts, ils ont créé un dispositif qui surpasse les capteurs de pression actuellement disponibles. Alors que d’autres capteurs perdent en sensibilité lorsqu’ils sont soumis à des déformations mécaniques, ce nouveau capteur preserve sa sensibilité même lorsqu’il est étiré dans une ou deux directions différentes.

Grâce à la fantastic framework ridée de sa surface, le capteur peut maintenir une sensibilité élevée à la pression même lorsqu’il est soumis à des déformations importantes. Lorsqu’une pressure mécanique externe est appliquée, la framework plissée se déplie, réduisant la contrainte sur la zone de détection hémisphérique responsable de la détection de la pression appliquée. Cette réduction de contrainte permet au capteur de conserver sa sensibilité à la pression même sous déformations. En conséquence, le nouveau capteur présente une sensibilité exceptionnelle à la pression, même lorsqu’il est étiré jusqu’à 100 % dans une way et 50 % dans deux instructions différentes.

L’équipe de recherche a développé un capteur de pression extensible adapté à une massive gamme d’appareils portables avec diverses programs. Pour évaluer ses performances, les chercheurs ont monté le capteur sur un crocodile en plastique et l’ont immergé dans l’eau. Fait intéressant, le capteur monté a pu détecter de petites vagues d’eau, reproduisant avec succès les capacités de détection de l’organe sensoriel d’un crocodile.

“Il s’agit d’un capteur de pression transportable qui détecte efficacement la pression même lorsqu’il est soumis à une contrainte de traction”, a expliqué le professeur Cho, qui dirigeait l’équipe. Il a ajouté : “Il pourrait être utilisé pour diverses purposes telles que les capteurs de pression des prothèses, la peau électronique de la robotique douce, la réalité virtuelle, la réalité augmentée et les interfaces homme-machine.”

L’étude a été menée avec le soutien de la Fondation nationale de la recherche de Corée du ministère des Sciences et des TIC et du programme des instituts de recherche clés dans les universités du ministère de l’Éducation. L’article décrivant les résultats de la recherche figurait sur la couverture de Small.