Les chercheurs ont démontré une  » flexoélectricité géante  » dans les élastomères souples qui pourrait améliorer la plage de mouvement du robot et faire des stimulateurs cardiaques autonomes une réelle possibilité. Dans un write-up publié ce mois-ci dans les Actes de la National Academy of Sciences, des scientifiques de l’Université de Houston et du Laboratoire de recherche de l’Air Drive expliquent comment fabriquer des substances apparemment ordinaires comme le caoutchouc de silicone dans une centrale électrique.



Qu’est-ce que les éléments suivants ont en commun  : un dispositif médical implanté autoalimenté, un robot doux semblable à un humain et la façon dont nous entendons le son  ? La réponse à la problem de savoir pourquoi ces deux systems et phénomènes biologiques disparates sont similaires réside dans la façon dont les matériaux qui les composent peuvent changer considérablement de taille et de forme – ou se déformer – comme un élastique, lorsqu’un signal électrique est envoyé.

Certains matériaux dans la mother nature peuvent remplir cette fonction, agissant comme un convertisseur d’énergie qui se déforme lorsqu’un signal électrique est envoyé ou fournit de l’électricité lorsqu’il est manipulé. C’est ce qu’on appelle la piézoélectricité et est utile dans la création de capteurs et d’électronique laser, parmi plusieurs autres utilisations finales. Cependant, ces matériaux naturels sont rares et reliable en des constructions cristallines rigides qui sont souvent toxiques, trois inconvénients distincts pour les programs humaines.



Les polymères fabriqués par l’homme offrent des étapes pour soulager ces details douloureux en éliminant la rareté des matériaux et en créant des polymères mous capables de se plier et de s’étirer, appelés élastomères mous, mais auparavant, ces élastomères mous manquaient d’attributs piézoélectriques importants.

Dans un short article publié ce mois-ci dans les Actes de l’Académie nationale des sciences, Kosar Mozaffari, étudiant diplômé du Cullen University of Engineering de l’Université de Houston Pradeep Sharma, professeur titulaire de la chaire M.D. Anderson et directeur du département de génie mécanique à l’Université de Houston et Matthew Grasinger, boursier postdoctoral LUCI au laboratoire de recherche de l’Air Pressure, proposent une alternative.

« Cette théorie crée un lien entre l’électricité et le mouvement mécanique dans des matériaux mous ressemblant à du caoutchouc », a déclaré Sharma. « Alors que certains polymères sont faiblement piézoélectriques, il n’y a pas de caoutchouc vraiment mou comme des matériaux piézoélectriques. »

Le terme pour ces élastomères souples multifonctionnels à capacité accrue est  » flexoélectricité géante « . En d’autres termes, ces scientifiques démontrent comment augmenter les performances flexoélectriques dans les matériaux mous.

« La flexoélectricité dans la plupart des matériaux en caoutchouc souple est assez faible », a déclaré Mozaffari, « mais en réarrangeant les chaînes dans des cellules unitaires au niveau moléculaire, notre théorie montre que les élastomères souples peuvent atteindre une flexoélectricité supérieure à près de 10 fois la quantité conventionnelle.  »

Les utilisations potentielles sont profondes. Des robots de style humain fabriqués avec des élastomères souples qui contiennent des propriétés flexoélectriques accrues seraient capables d’une as well as grande amplitude de mouvement pour effectuer des tâches physiques. Les stimulateurs cardiaques implantés dans le cœur humain et utilisant des piles au lithium pourraient à la position être autoalimentés, vehicle le mouvement naturel génère de l’énergie électrique.

La mécanique des élastomères souples générant et manipulés par des signaux électriques reproduit une fonction similaire observée dans les oreilles humaines. Les sons frappent le tympan qui vibre et envoie des signaux électriques au cerveau, qui les interprète. Dans ce cas, le mouvement peut manipuler des élastomères souples et générer de l’électricité pour alimenter un appareil à lui seul. Ce processus d’autoproduction d’énergie par mouvement apparaît comme une avancée par rapport à une batterie typique.

Les avantages de cette nouvelle théorie s’étendent au-delà de cela. Au cours du processus de recherche, la capacité de concevoir une cellule unitaire qui est invariante à l’étirement – ou reste inchangée sous une transformation d’étirement indésirable – a émergé.

« Pour certaines applications, nous exigeons que certaines quantités d’électricité soient générées quelle que soit la déformation par étirement, alors qu’avec d’autres purposes, nous souhaitons autant de manufacturing d’électricité que feasible, et nous avons conçu pour ces deux cas. » dit Mozaffari.

« Dans nos recherches, nous avons découvert une méthode pour rendre invariant l’étirement d’une cellule unitaire. La character accordable de la course flexoélectrique peut être utile pour produire des robots souples et des capteurs souples. »

En d’autres termes, la quantité d’énergie électrique générée par diverses stimulations physiques peut être contrôlée afin que les appareils effectuent des actions dirigées. Cela peut modérer le fonctionnement des appareils électroniques autosuffisants.

Les prochaines étapes constant à tester cette théorie dans un laboratoire à l’aide d’applications potentielles. De furthermore, les efforts visant à améliorer l’effet flexoélectrique dans les élastomères souples feront l’objet d’une étude additionally approfondie.