La fibre artificielle filée à partir d’élastomère à cristaux liquides utilisant l’électricité fonctionne comme la fibre musculaire humaine

La fibre artificielle filée à partir d'élastomère à cristaux liquides utilisant l'électricité fonctionne comme la fibre musculaire humaine

Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie a mis au point un moyen de créer une fibre artificielle qui fonctionne très bien comme les fibres musculaires humaines. Dans leur article publié dans la revue Robotique scientifique, les chercheurs décrivent leur processus et le bon fonctionnement de la fibre lors des tests.

Les scientifiques tentent depuis de nombreuses années de créer un muscle artificiel, à la fois pour remplacer le muscle perdu chez les patients humains et pour donner des qualités humaines aux robots. De tels efforts ont porté leurs fruits à certains égards. Des fibres très similaires aux fibres musculaires humaines ont été créées, mais elles ont souffert de temps de réponse lents en raison de leur nature complexe. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont développé un procédé pour créer une fibre artificielle qui a des temps de réponse de type muscle humain.

La nouvelle technique impliquait l’utilisation d’un processus appelé électrofilage, un processus vieux d’une décennie développé pour les textiles intelligents et, dans certains cas, la régénération des tissus. Dans leur approche, les chercheurs ont commencé avec un élastomère à cristaux liquides (LCE), qui est un type de polymère. Ils ont créé une solution contenant une petite quantité de LCE et l’ont aspirée dans un très petit appareil semblable à une seringue. Ils ont ensuite soumis l’appareil à une rafale de très haute tension qui a fait jaillir le polymère de la pointe de l’appareil sous la forme d’un jet très mince. Le flux était dirigé vers un treillis métallique en rotation qui servait de collecteur. Au fur et à mesure que le jet séchait, il se transformait en une fibre élastique mesurant 10 à 100 micromètres de diamètre, selon la taille du trou dans la pointe de l’appareil. Les tests de la fibre ont montré qu’elle avait des propriétés similaires aux fibres musculaires humaines telles que la résistance à la traction, la densité de puissance élevée et la réactivité rapide. Ils ont également découvert que la fibre pouvait être activée (rétrécie) à l’aide de la chaleur ou de la lumière infrarouge proche.







Auto-oscillation d’une microfibre LCE. Crédit : He et al., Sci. Robot. 6, eabi9704 (2021)

Les chercheurs ont testé la fibre en l’utilisant dans différentes applications de type réel. Ils ont par exemple construit des micro-pinces avec, et l’ont également utilisé pour diriger le mouvement d’un appareil de micro-nage, d’un petit bras artificiel et d’une pompe microfluidique. Les chercheurs notent que leur processus est à la fois simple et peu coûteux, suggérant qu’il pourrait être utilisé pour créer des fibres pour une grande variété d’applications.


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Plus d’information:
Qiguang He et al, actionneur en microfibre élastomère à cristaux liquides Electrospun, Robotique scientifique (2021). DOI : 10.1126/scirobotics.abi9704

© 2021 Réseau Science X

Citation: La fibre artificielle filée à partir d’élastomère à cristaux liquides à l’aide d’électricité fonctionne comme la fibre musculaire humaine (2021, 2 septembre) récupérée le 2 septembre 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-09-artificial-fiber-spun-liquid-crystal. html

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