Les chercheurs conçoivent un matériau capable d’effectuer différentes tâches en fonction de la température

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 sont sur le point de faire partie de la prochaine génération de robotique autonome qui interagira 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 d’un matériau qui se dilate et se contracte en réponse à un changement de température avec ou sans intervention humaine.

Les résultats de l’étude sont rapportés dans la revue Avancées scientifiques.

“Créer un matériau ou un dispositif qui réagira de manière spécifique en fonction de son environnement est très difficile à conceptualiser en utilisant uniquement l’intuition humaine. Il existe tellement de possibilités de conception”, 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 d’abord utilisé la modélisation informatique pour conceptualiser un composite à deux polymères pouvant se comporter différemment à différentes températures en fonction des entrées de l’utilisateur ou d’une détection autonome.

“Pour cette étude, nous avons développé un matériau qui peut se comporter comme du caoutchouc souple à basse température et comme un plastique rigide 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 : allumer les lumières LED.

“Notre étude démontre 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 d’un robot doit changer lorsque la température change, le matériau saura adapter son comportement physique pour s’arrêter ou effectuer une tâche différente.”

Zhang a déclaré que l’une des caractéristiques de l’étude est le processus d’optimisation qui aide les chercheurs à interpoler la distribution et les géométries des deux matériaux polymères différents nécessaires.

“Notre prochain objectif est d’utiliser cette technique pour ajouter un autre niveau de complexité au comportement programmé ou autonome d’un matériau, comme la capacité de détecter la vitesse d’une sorte d’impact provenant d’un autre objet”, a-t-elle déclaré. “Il sera essentiel que les matériaux robotiques sachent comment réagir aux divers dangers sur le terrain.”