Materiaux d actionnement pour mini et micro robots actives par la lumière

Materiaux d actionnement pour micro robots, declenches par la lumière . Professeur Alfonso Ngan et Dr. Kwan Kin-wa . Credit: Copyright The University of Hong Kong
Materiaux d actionnement pour micro robots, declenches par la lumière . Professeur Alfonso Ngan et Dr. Kwan Kin-wa . Credit: Copyright The University of Hong Kong

Pour développer des robots micro et biomimétiques, des muscles artificiels et des dispositifs médicaux, on recherche des matériaux d’actionnement pouvant changer de volume de manière réversible sous différents stimuli s depuis les trente dernières années pour remplacer les actionneurs lourds et encombrants traditionnels, notamment les moteurs et les actionneurs pneumatiques.

Une équipe de génie mécanique dirigée par le professeur Alfonso Ngan Hing-wan, professeur titulaire en science et génie des matériaux et professeur de génie en génie des matériaux à la faculté de génie de l’Université de Hong Kong a publié un article dans Science Robotics le 30 mai 2018 (EST) qui introduit un nouveau matériau d’actionnement – l’hydroxyde de nickel-oxyhydroxyde – qui peut être alimenté par la lumière visible (Vis), l’électricité et d’autres stimuli. L’actionnement du matériau peut être déclenché instantanément par la lumière Vis pour produire une déformation rapide et exercer une force équivalente à 3000 fois son propre poids. Le coût matériel d’un actionneur typique est de seulement 4 HKD par cm2 et peut être facilement fabriqué en trois heures.

Parmi les divers stimuli, les matériaux d’actionnement induits par la lumière sont hautement souhaitables car ils permettent un fonctionnement sans fil des robots. Cependant, très peu de matériaux légers sont disponibles actuellement et leurs coûts de production et de matériaux sont élevés, ce qui entrave leur développement dans des applications réelles telles que les muscles artificiels pour la robotique et les dispositifs d’assistance humaine et les outils chirurgicaux et diagnostiques invasifs.

L’élaboration de matériaux d’actionnement a été identifiée comme le principal des 10 défis de «Les grands défis de la robotique scientifique». La recherche sur les matériaux d’actionnement peut changer radicalement le concept de robot qui est maintenant principalement à moteur. Par conséquent, les matériaux pouvant être actionnés par des stimuli sans fil, y compris un changement de température, d’humidité, de champs magnétiques et de lumière, constituent l’un des principaux axes de recherche de ces dernières années. En particulier, un matériau pouvant être actionné par la lumière Vis et produisant un actionnement puissant, rapide et stable n’a jamais été atteint. Le nouveau système de matériau d’actionnement – l’hydroxyde de nickel-oxyhydroxyde pouvant être actionné par la lumière Vis à une intensité relativement faible pour produire une contrainte et une vitesse comparables aux muscles squelettiques des mammifères a été développé par des ingénieurs de HKU.

Outre ses propriétés d’activation de la lumière Vis, ce nouveau système de matériaux peut également être activé par l’électricité, ce qui permet de l’intégrer à la technologie robotique bien développée actuelle. Il réagit également aux changements de chaleur et d’humidité, de sorte qu’ils peuvent être appliqués à des machines autonomes qui exploitent le minuscule changement d’énergie dans l’environnement. Comme le composant principal est le nickel, le coût du matériau est faible.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.