Inspirées par la remarquable adaptabilité observée chez les organismes biologiques comme la pieuvre, une percée a été réalisée avec des devices douces. Une équipe de recherche dirigée par le professeur Jiyun Kim du Département de science et d'ingénierie des matériaux de l'UNIST a développé avec succès un matériau multifonctionnel codable capable d'ajuster dynamiquement sa forme et ses propriétés mécaniques en temps réel. Ce métamatériau révolutionnaire dépasse les limites des matériaux existants, ouvrant de nouvelles possibilités d'programs en robotique et dans d'autres domaines nécessitant de l'adaptabilité.
- Des chercheurs ont développé un métamatériau multifonctionnel permettant d'ajuster sa forme et ses propriétés mécaniques en temps réel.
- Ce matériau innovant ouvre de nouvelles possibilités en robotique et dans d'autres domaines nécessitant de l'adaptabilité.
- Il présente des capacités mécaniques remarquables et peut être programmé numériquement pour répondre à différents besoins, comme l'absorption d'énergie ou la distribution de pression.
- Ce métamatériau est compatible avec les systèmes d'intelligence artificielle et pourrait ouvrir la voie à des matériaux innovants capables d'apprendre et de s'adapter à leur environnement.
Les machines logicielles actuelles n’ont pas le niveau d’adaptabilité démontré par leurs homologues biologiques, principalement en raison d’une capacité de réglage en temps réel limitée et d’un espace reprogrammable restreint de propriétés et de fonctionnalités. Afin de combler cette lacune, l’équipe de recherche a introduit une nouvelle approche utilisant des modèles graphiques de rigidité. En commutant indépendamment les états de rigidité binaires numériques (souples ou rigides) des unités constitutives individuelles au sein d'une construction auxétique straightforward comportant des vides elliptiques, le matériau atteint une accordabilité in situ et graduelle sur diverses qualités mécaniques.
Le matériau programmable numériquement présente des capacités mécaniques remarquables, notamment le changement de forme et la mémoire, la réponse contrainte-déformation et le coefficient de Poisson sous charge de compression. En outre, il démontre des fonctionnalités orientées software telles que l’absorption d’énergie et la distribution de pression réglables et réutilisables. Ce matériau révolutionnaire sert de tremplin vers le développement de robots souples entièrement adaptatifs et de devices interactives intelligentes.
« Nous avons développé un métamatériau capable de mettre en œuvre les caractéristiques souhaitées en quelques minutes, sans avoir besoin de matériel supplémentaire », a déclaré Jun Kyu Choe (Programme combiné MS/Ph.D. de science et d'ingénierie des matériaux, UNIST), leading auteur de l'étude.. « Cela ouvre de nouvelles possibilités pour les matériaux adaptatifs avancés et le développement futur de robots adaptatifs. »
L'équipe de recherche a présenté le potentiel du matériau en démontrant un « matériau adaptatif absorbant l'énergie des chocs », qui ajuste ses propriétés en réponse à des impacts inattendus. En minimisant la force transmise à l'objet protégé, ce matériau réduit considérablement les risques de dommages ou de blessures. De in addition, l’équipe a utilisé le métamatériau comme « matériau de transmission de force », capable de transmettre des forces aux endroits et aux times souhaités. En saisissant des commandes numériques spécifiques, le matériau actionne sélectivement les commutateurs LED adjacents, permettant un contrôle précis des voies de transmission de power.
Le professeur Kim a souligné la compatibilité de ce métamatériau avec les systems d’intelligence artificielle, comme le deep understanding, ainsi qu’avec les systems et appareils numériques existants. « Ce métamatériau, capable de convertir des informations numériques en informations physiques en temps réel, ouvrira la voie à de nouveaux matériaux innovants capables d'apprendre et de s'adapter à leur environnement », a ajouté le professeur Kim.
La recherche, publiée dans le numéro de janvier 2024 d’Advanced Elements, a été sélectionnée comme couverture arrière. Le projet a reçu le soutien de la Fondation nationale de recherche de Corée (NRF), du ministère des Sciences et des TIC (MSIT) et de l'Institut coréen des matériaux (KIMS).
